ES2886912T3

ES2886912T3 - Acondicionador de aire

Info

Publication number: ES2886912T3
Application number: ES17933155T
Authority: ES
Inventors: Komei Nakajima; Haruo Nakano; Hideki Tsukino
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-11-22
Filing date: 2017-11-22
Publication date: 2021-12-21
Anticipated expiration: 2037-11-22
Also published as: CN111356885B; US20200318877A1; CN111356885A; JPWO2019102538A1; WO2019102538A1; EP3715747A4; US11181307B2; JP6869370B2; EP3715747A1; EP3715747B1

Abstract

Acondicionador de aire (100, 200, 300) en el que circula refrigerante, comprendiendo el acondicionador de aire (100, 200, 300): un compresor (1); un primer intercambiador de calor (2); una primera válvula de expansión (3); un segundo Intercambiador de calor (4); y un controlador (11, 112, 113) configurado para cambiar un grado de apertura (LP) de la primera válvula de expansión (3) por una primera cantidad de funcionamiento (ΔLPfunc, ΔLP1func) según una diferencia de temperatura entre una temperatura objetivo (Tdm) y una temperatura (Td) del refrigerante descargado por el compresor (1), el refrigerante que circula a través del compresor (1), el primer intercambiador de calor (2), la primera válvula de expansión (3) y el segundo intercambiador de calor (4), caracterizados porque el controlador se configura para establecer una primera relación de la primera cantidad de funcionamiento con respecto a la diferencia de temperatura cuando se cumple una condición específica para que sea mayor que una segunda relación de la primera cantidad de funcionamiento con respecto a la diferencia de temperatura cuando no se cumple la condición específica, indicando la condición específica que un grado de subenfriamiento del refrigerante que fluye entre el primer intercambiador de calor (2) y la primera válvula de expansión (3) es menor que cero.

Description

DESCRIPCIÓN

Acondicionador de aire

Campo técnico

La presente invención se refiere a un acondicionador de aire que tiene una función para detectar que hay una cantidad insuficiente de refrigerante.

Técnica anterior

Un acondicionador de aire conocido de manera convencional tiene una función para detectar que hay una cantidad insuficiente de refrigerante. Por ejemplo, la patente japonesa n.° 5245576 (PTL1) da a conocer un acondicionador de aire que determina si una cantidad de refrigerante es apropiada dentro de un intervalo de condiciones ambientales en las que se reduce al máximo un error de detección. Este acondicionador de aire puede reducir la detección errónea de la cantidad de refrigerante.

Lista de referencias

Documentos de patente

PTL1: Patente japonesa n.° 5245576

Sumario de la invención

Problema técnico

En el acondicionador de aire dado a conocer en la patente japonesa n.° 5245576 (PTL 1), cuando un grado de subenfriamiento del refrigerante que fluye fuera de un condensador es igual a o inferior a un valor de referencia, se determina que hay una cantidad insuficiente de refrigerante.

Cuando se ha reducido la cantidad de refrigerante que circula a través de un acondicionador de aire (una cantidad de refrigerante en circulación) y se vuelve difícil enfriar suficientemente el refrigerante por un condensador, el condensador descarga el refrigerante con un grado de subenfriamiento menor que 0 y una válvula de expansión recibe el refrigerante en un estado bifásico gas-líquido (o vapor húmedo). Normalmente, la válvula de expansión tiene su grado de apertura controlado suponiendo que la válvula de expansión recibe refrigerante en forma de líquido (o refrigerante líquido). Por lo tanto, cuando la válvula de expansión recibe refrigerante en forma de vapor húmedo, el acondicionador de aire puede disminuir su estabilidad.

La presente invención se ha realizado para solucionar los problemas anteriormente descritos y un objeto de la presente invención es la mejora de la estabilidad de un acondicionador de aire.

El documento EP 2918947 A1 da a conocer un acondicionador de aire según el preámbulo de la reivindicación 1.

Solución al problema

Según la presente invención, un acondicionador de aire hace circular refrigerante.

El acondicionador de aire comprende: un compresor, un primer intercambiador de calor, una primera válvula de expansión, un segundo intercambiador de calor y un controlador. El controlador cambia un grado de apertura de la primera válvula de expansión por una primera cantidad de funcionamiento según una diferencia de temperatura entre una temperatura objetivo y la temperatura del refrigerante descargado por el compresor. El refrigerante circula a través del compresor, el primer intercambiador de calor, la primera válvula de expansión y el segundo intercambiador de calor. Una primera relación cuando se cumple una condición específica es mayor que una segunda relación cuando no se cumple la condición específica. La condición específica indica que un grado de subenfriamiento del refrigerante que fluye entre el primer intercambiador de calor y la primera válvula de expansión es menor que cero. Las relaciones primera y segunda son, cada una, una relación de la primera cantidad de funcionamiento con respecto a la diferencia de temperatura. En la reivindicación 1 se define un acondicionador de aire según la presente invención.

Efectos ventajosos de la invención

Según la presente invención, se puede mejorar la estabilidad de un acondicionador de aire haciendo una primera relación cuando una condición específica que indica que el refrigerante que fluye entre un primer intercambiador de calor y una primera válvula de expansión tiene un grado de subenfriamiento menor que cero se cumple más que una segunda relación cuando no se cumple la condición específica.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es un diagrama de bloques funcional que muestra una configuración funcional de un acondicionador de aire según una primera realización junto con la manera en que el refrigerante fluye en una operación de refrigeración.

La figura 2 es un diagrama de bloques funcional que muestra la configuración funcional del acondicionador de aire según la primera realización junto con la manera en que el refrigerante fluye en una operación de calentamiento. La figura 3 es un diagrama de tiempo para una temperatura de descarga y otro para un grado de apertura de una primera válvula de expansión cuando se hace circular una cantidad suficiente de refrigerante.

La figura 4 es un diagrama de tiempo para una temperatura de descarga y otro para un grado de apertura de la primera válvula de expansión cuando circula una cantidad insuficiente de refrigerante y la primera válvula de expansión tiene su grado de apertura controlado de la misma manera que cuando circula una cantidad suficiente de refrigerante.

La figura 5 es un diagrama de flujo de un proceso llevado a cabo por un controlador mostrado en las figuras 1 y 2 para controlar la primera válvula de expansión en grado de apertura a través de una retroalimentación siempre que llegue un tiempo de muestreo.

La figura 6 es un diagrama de bloques funcional que muestra una configuración funcional de un acondicionador de aire según una segunda realización.

La figura 7 es un diagrama de flujo de un proceso llevado a cabo por un controlador mostrado en la figura 6 para controlar la primera válvula de expansión en grado de apertura a través de una retroalimentación siempre que llegue un tiempo de muestreo.

La figura 8 es un diagrama de bloques funcional que muestra una configuración funcional de un acondicionador de aire según una tercera realización junto con la manera en que el refrigerante fluye en una operación de refrigeración.

La figura 9 es un diagrama de bloques funcional que muestra una configuración funcional del acondicionador de aire según la tercera realización junto con la manera en que el refrigerante fluye en una operación de calentamiento. La figura 10 es un diagrama de flujo de un proceso llevado a cabo por un controlador mostrado en las figuras 8 y 9 para controlar la primera válvula de expansión y una segunda válvula de expansión en grado de apertura a través de una retroalimentación siempre que llegue un tiempo de muestreo.

Descripción de las realizaciones

A continuación en el presente documento, realizaciones de la presente invención se describirán de manera específica con referencia a los dibujos. En las figuras, componentes idénticos o correspondientes se indican de manera idéntica y no se describirán innecesariamente en principio.

Primera realización

Las figuras 1 y 2 son diagramas de bloques funcionales que muestran una configuración funcional de un acondicionador de aire 100 según una primera realización. La figura 1 muestra la manera en que el refrigerante fluye en una operación de refrigeración. La figura 2 muestra la manera en que el refrigerante fluye en una operación de calentamiento.

Tal como se muestra en la figura 1, el acondicionador de aire 100 incluye una unidad exterior 9 y una unidad interior 10. La unidad exterior 9 incluye un compresor 1, un intercambiador de calor exterior 2, una primera válvula de expansión 3, una válvula de cuatro pasos 5, un ventilador exterior 6 y un controlador 11. La unidad interior 10 incluye un intercambiador de calor interior 4 y un ventilador interior 7.

En la operación de refrigeración, el refrigerante circula en el orden de compresor 1, válvula de cuatro pasos 5, intercambiador de calor exterior 2, primera válvula de expansión 3 e intercambiador de calor interior 4. El compresor 1 adiabáticamente comprime y descarga refrigerante en forma de gas (o refrigerante gaseoso). El refrigerante gaseoso descargado por el compresor 1 se guía al intercambiador de calor exterior 2 por la válvula de cuatro pasos 5. El intercambiador de calor exterior 2 funciona como un condensador en la operación de refrigeración. En el intercambiador de calor exterior 2, el refrigerante irradia calor de condensación al aire exterior circundante para pasar a ser un refrigerante líquido de alta presión. El intercambiador de calor exterior 2 descarga el refrigerante líquido de alta presión, que a su vez pasa a través de la primera válvula de expansión 3, cuando se reduce la presión del refrigerante y por tanto pasa a ser vapor húmedo de baja presión y fluye hacia el intercambiador de calor interior 4. El intercambiador de calor interior 4 funciona como un evaporador en la operación de refrigeración. En el intercambiador de calor interior 4, el refrigerante intercambia calor con aire interior soplado por el ventilador interior 7. El refrigerante enfría el aire interior absorbiendo calor de evaporación del aire interior y pasa a ser un refrigerante gaseoso de baja presión. El intercambiador de calor interior 4 libera el refrigerante gaseoso, que se guía a su vez al compresor 1 por la válvula de cuatro pasos 5.

Haciendo referencia a la figura 2, en la operación de calentamiento, el refrigerante circula en el orden de compresor 1, válvula de cuatro pasos 5, intercambiador de calor interior 4, primera válvula de expansión 3 e intercambiador de calor exterior 2. El compresor 1 descarga refrigerante gaseoso de alta temperatura y alta presión, que se guía a su vez al intercambiador de calor interior 4 por la válvula de cuatro pasos 5. El intercambiador de calor interior 4 funciona como un condensador en la operación de calentamiento. En el intercambiador de calor interior 4, el refrigerante irradia calor de condensación al aire interior circundante y por tanto calienta el aire interior y, por tanto, pasa a ser un refrigerante líquido de alta presión. El intercambiador de calor interior 4 libera el refrigerante líquido de alta presión, que a su vez pasa a través de la primera válvula de expansión 3, cuando se reduce la presión del refrigerante y por tanto pasa a ser vapor húmedo de baja presión y fluye hacia el intercambiador de calor exterior 2. El intercambiador de calor exterior 2 funciona como un evaporador en la operación de calentamiento. En el intercambiador de calor exterior 2, el refrigerante absorbe calor de evaporación del aire exterior y por tanto pasa a ser un refrigerante gaseoso de baja presión. El intercambiador de calor exterior 2 libera el refrigerante gaseoso, que se guía a su vez al compresor 1 por la válvula de cuatro pasos 5.

El controlador 11 controla la válvula de cuatro pasos 5 para cambiar una dirección en la que circula el refrigerante. El controlador 11 controla el ventilador exterior 6 y el ventilador interior 7 para soplar aire en una cantidad por unidad de tiempo. El controlador 11 controla una velocidad de flujo de circulación Gr [kg/h] cambiando una velocidad de rotación Fz [rps] del compresor 1. Cuando el compresor 1 tiene volumen de carrera Vst [cc] (es decir, una cantidad de refrigerante descargado por el mecanismo de compresión del compresor 1 por rotación), succiona refrigerante que tiene una densidad ps [kg/m3] y tiene una eficiencia volumétrica nv [número adimensional] (es decir, una relación de una cantidad de refrigerante descargado para el desplazamiento del mecanismo de compresión del compresor 1), la velocidad de flujo de circulación Gr se expresa por la siguiente expresión (1):

[Expresión 1]

El controlador 11 obtiene una temperatura de descarga de un sensor de temperatura 8e. El controlador 11 obtiene de un sensor de temperatura 8a la temperatura del refrigerante que se mueve a través del intercambiador de calor exterior 2. El controlador 11 obtiene de un sensor de temperatura 8b la temperatura del refrigerante que fluye entre el intercambiador de calor exterior 2 y la primera válvula de expansión 3. El controlador 11 obtiene de un sensor de temperatura 8d la temperatura del refrigerante que fluye entre el intercambiador de calor interior 4 y la primera válvula de expansión 3. El controlador 11 obtiene de un sensor de temperatura 8c la temperatura del refrigerante que se mueve a través del intercambiador de calor interior 4. En la operación de refrigeración, el controlador 11 usa cada temperatura obtenida de los sensores de temperatura 8a y 8b para calcular un grado de subenfriamiento SC. En la operación de calentamiento, el controlador 11 usa cada temperatura obtenida de los sensores 8c y 8d para calcular un grado de subenfriamiento SC.

El controlador 11 usa cada temperatura obtenida de los sensores de temperatura 8a a 8e para controlar el grado de apertura de la primera válvula de expansión 3 a través de una retroalimentación para acercar una temperatura de descarga Td a una temperatura de descarga objetivo Td^m. Todos los sensores de temperatura 8a a 8e incluyen un termistor, por ejemplo.

El controlador 11 detecta una temperatura de condensación Tc [°C] y una temperatura de evaporación Te [°C] a partir de las temperaturas obtenidas de los sensores de temperatura 8a y 8c. El controlador 11 calcula la temperatura de descarga objetivo Td^m[°C] a partir de la siguiente expresión (2) con el objetivo de maximizar un COP (un coeficiente de rendimiento). En la expresión (2), Pc [MPa] representa la presión de condensación. Pe [MPa] representa la presión de evaporación. Te [°C] representa la temperatura de evaporación. A1 representa una constante para asegurar un grado de sobrecalentamiento para el refrigerante succionado en el compresor 1. El índice n representa un índice politrópico.

[Expresión 2]

Tdm = (Te + 273.15+Ax)-(PclPe)("_1)/" -273.15 ... (2).

La presión de condensación Pc y la presión de evaporación Pe pueden calcularse a partir de la temperatura de condensación Tc y la temperatura de evaporación Te. Por ejemplo, un valor de 0 o más y 10 o menos se usa como la constante A1. Para el índice politrópico n, por ejemplo, un valor de 1,2 o más y 1,4 o menos se usa con la eficiencia del compresor 1 considerada.

Siempre que llega un tiempo de muestreo, el controlador 11 usa la expresión (1) para calcular la temperatura de descarga objetivo Td^my calcula un grado de apertura LP^t[Impulso] para la primera válvula de expansión 3 para el tiempo actual. Cuando la primera válvula de expansión 3 inmediatamente anterior tenía un grado de apertura representado como LP^t-1[Impulso] y se representa una constante de control como Kp, el grado de apertura LP^tpuede expresarse por la siguiente expresión (3):

[Expresión 3]

LPt =LPtA+Kp{Td-Tdm) ^{.. . (}3^).

Cuando una cantidad de funcionamiento (LP^t- LP^{t -1}) para un grado de apertura LP se representa como ALP^funcy una diferencia de temperatura (Td - Td^m) se representa como ATa, la cantidad de funcionamiento ALP^funcse expresa por una expresión (4):

[Expresión 4]

ALPop=Kp-ATa ^{... (}4^).

A partir de la expresión (4), la constante de control K^pse expresa como una relación de la cantidad de funcionamiento ALP^funccon respecto a la diferencia de temperatura ATa tal como se indica por una expresión (5):

[Expresión 5]

La figura 3 es un diagrama de tiempo para la temperatura de descarga Td y otro para el grado de apertura LP de la primera válvula de expansión 3 cuando circula una cantidad suficiente de refrigerante. La figura 3 son diagramas de tiempo inmediatamente después de que se arranque el acondicionador de aire 100. En la figura 3, inmediatamente después de que se arranque el acondicionador de aire 100, la temperatura de descarga Td es más baja que la temperatura de descarga objetivo Td^my, por consiguiente, el grado de apertura LP se reduce por control de la retroalimentación usando la expresión (2). Cuando se reduce el grado de apertura LP, circula una cantidad reducida de refrigerante y se asegura fácilmente un grado de sobrecalentamiento para el refrigerante succionado en el compresor 1 y, por consiguiente, la temperatura de descarga Td aumenta después del tiempo tm1. En el tiempo t2, la temperatura de descarga Td alcanza la temperatura de descarga objetivo Td^m, y la temperatura de descarga objetivo Td^my la temperatura de descarga Td tienen una diferencia de temperatura sustancialmente de cero. Como resultado, el grado de apertura LP apenas cambia y pasa a ser estable.

Cuando el refrigerante que fluye hacia la primera válvula de expansión 3 tiene una presión P1 [MPa] y el refrigerante que fluye fuera de la primera válvula de expansión 3 tiene una presión P2 [MPa], y el refrigerante que fluye hacia la primera válvula de expansión 3 tiene una densidad pl [MPa] [kg/m³], se estabiliza el acondicionador de aire 100 cuando el grado de apertura LP, la velocidad de flujo de circulación Gr, las presiones P1 y P2 y la densidad pl tienen una relación expresada por la siguiente expresión (6):

[Expresión 6]

Cuando cambia el grado de apertura LP, cambia la temperatura de descarga Td, y el estado del refrigerante succionado en el compresor 1 también cambia y, por consiguiente, cambia la velocidad de flujo de circulación Gr. Cuando la temperatura de descarga Td tiene una variación ATd y la primera válvula de expansión 3 tiene una variación ALP en grado de apertura, entonces, a partir de la expresión (6), la variación ATd y la variación ALP tienen una relación representada por la siguiente expresión (7):

[Expresión 7]

La figura 4 es un diagrama de tiempo para la temperatura de descarga Td y otro para el grado de apertura LP de la primera válvula de expansión 3 cuando circula una cantidad insuficiente de refrigerante y la primera válvula de expansión tiene su grado de apertura controlado de la misma manera que cuando circula una cantidad suficiente de refrigerante. Circula una cantidad insuficiente de refrigerante por ejemplo cuando el refrigerante se sale gradualmente y por tanto circula en una cantidad reducida, es decir, debido a una fuga lenta. Cuando circula una cantidad insuficiente de refrigerante, el compresor 1 reserva una pequeña cantidad de refrigerante líquido en la envuelta del compresor. Cuando circula una cantidad insuficiente de refrigerante, el refrigerante gaseoso en el compresor 1 se enfría con menor facilidad por el refrigerante líquido que cuando circula una cantidad suficiente de refrigerante. Por lo tanto, tal como se muestra en la figura 4, un tiempo tm3 después de que el compresor 1 se activa antes de que la temperatura de descarga Td empiece a aumentar es más corto que un tiempo tm1 indicado en la figura 3.

Cuando circula una cantidad insuficiente de refrigerante, la primera válvula de expansión 3 recibe refrigerante en forma de vapor húmedo y, por consiguiente, se reduce la densidad pl de la expresión (6). Por consiguiente, para cambiar la temperatura de descarga Td como en el caso en el que circula una cantidad suficiente de refrigerante, la variación ALP en el grado de apertura de la primera válvula de expansión 3 necesita ser mayor que cuando circula una cantidad suficiente de refrigerante.

Cuando circula una cantidad insuficiente de refrigerante, la temperatura de descarga Td empieza a crecer antes que cuando circula una cantidad suficiente de refrigerante y, por consiguiente, la diferencia de temperatura ATa entre la temperatura de descarga Td y la temperatura de descarga objetivo Td^mse reduce antes que cuando circula una cantidad suficiente de refrigerante. Cuando se reduce la diferencia de temperatura ATa, la cantidad de funcionamiento ALPfunc se reduce según la expresión (4). Como resultado, la temperatura de descarga Td cambia lentamente, y un tiempo tm4 después de que la temperatura de descarga Td alcance la temperatura de descarga objetivo Td^mantes de que se estabilice el acondicionador de aire 100 es más largo que un tiempo tm2 mostrado en la figura 3.

Por consiguiente, en la primera realización, se determina si circula una cantidad insuficiente de refrigerante basándose en el grado de subenfriamiento SC del refrigerante que fluye hacia la primera válvula de expansión 3 y se establece una constante de control Kp2 aplicada cuando no se asegura el grado de subenfriamiento SC para que sea mayor que una constante de control Kp1 aplicada cuando se asegura el grado de subenfriamiento SC. Al hacer la constante de control Kp2 mayor que Kp1, incluso cuando circula una cantidad insuficiente de refrigerante, puede asegurarse la cantidad de funcionamiento ALPfunc de la misma manera que cuando circula una cantidad suficiente de refrigerante. Como resultado, puede reducirse un periodo de tiempo antes de que el acondicionador de aire 100 se estabilice.

Cuando se asegura el grado de subenfriamiento SC y la primera válvula de expansión 3 recibe refrigerante en forma de líquido, el refrigerante normalmente tiene una densidad pl de aproximadamente 860 a 1000 kg/m³. En contraposición, cuando no se asegura el grado de subenfriamiento SC y la primera válvula de expansión 3 recibe refrigerante en forma de vapor húmedo que tiene una sequedad de aproximadamente 0,15, el refrigerante tiene una densidad pl de aproximadamente 300 kg/m³. Un término en la expresión (7) que incluye la densidad pl en el denominador varía aproximadamente dos veces entre cuando la primera válvula de expansión 3 recibe refrigerante en forma de líquido (o cuando circula una cantidad suficiente de refrigerante) y cuando la primera válvula de expansión 3 recibe refrigerante en forma de vapor húmedo (o cuando circula una cantidad insuficiente de refrigerante). Cuando circula una cantidad insuficiente de refrigerante, asegurar que la temperatura de descarga tiene una variación ATd de la misma manera que cuando circula una cantidad suficiente de refrigerante requiere que la primera válvula de expansión 3 tenga un grado de apertura con una variación ALP aproximadamente el doble de grande que cuando circula una cantidad suficiente de refrigerante. Al hacer la constante de control Kp2 aproximadamente el doble de grande que Kp1, la cantidad de funcionamiento ALP^funcpuede duplicarse aproximadamente. Como resultado, incluso cuando circula una cantidad insuficiente de refrigerante, se puede asegurar la variación ALP de la misma manera que cuando circula una cantidad suficiente de refrigerante.

La primera realización no requiere una configuración tal como un depósito de recepción para reservar refrigerante en caso de que circule una cantidad insuficiente de refrigerante. Además, también puede reducir una cantidad de refrigerante requerida para hacer funcionar continuamente el acondicionador de aire. El acondicionador de aire según la realización por tanto puede fabricarse con un coste reducido.

La figura 5 es un diagrama de flujo de un proceso llevado a cabo por un controlador 11 mostrado en las figuras 1 y 2 para controlar la primera válvula de expansión 3 en grado de apertura a través de la retroalimentación siempre que llegue un tiempo de muestreo. A continuación en el presente documento, simplemente se indica una etapa como S. Tal como se muestra en la figura 5, en S110, el controlador 11 calcula el grado de subenfriamiento SC y continúa hacia S111.

El controlador 11 en S111 determina si el grado de subenfriamiento SC es 0 o menos. Cuando el grado de subenfriamiento SC es 0 o menos (SÍ en S111), el controlador 11 continúa hacia S112 para establecer la constante de control Kp a Kp2 y continúa hacia S114. Cuando el grado de subenfriamiento SC es mayor que 0 (NO en S111), el controlador 11 continúa hacia S113 para establecer la constante de control Kp a Kp1 y continúa hacia S114. En S114, el controlador 11 calcula una temperatura de descarga objetivo Td^my continúa hacia S115. En S 115, el controlador 11 calcula un grado de apertura LP^tpara el tiempo actual y continúa hacia S116. En S116, el controlador 11 sustituye el grado de apertura LP^tpor el grado de apertura inmediatamente anterior LP^{t - 1}en la preparación para el siguiente tiempo de muestreo y termina el proceso.

Por tanto, puede mejorarse la estabilidad del acondicionador de aire según la primera realización.

Segunda realización

En la primera realización se ha descrito un ejemplo en el que se calcula directamente un grado de subenfriamiento del refrigerante que fluye hacia la primera válvula de expansión 3. En una segunda realización se describirá un ejemplo en el que se estima si se asegura un grado de subenfriamiento para el refrigerante que fluye hacia la primera válvula de expansión a partir del grado de apertura de la primera válvula de expansión.

La figura 6 es un diagrama de bloques funcional que muestra una configuración funcional de un acondicionador de aire 200 según la segunda realización. La configuración del acondicionador de aire 200 mostrado en la figura 6 corresponde a la del acondicionador de aire 100 mostrado en la figura 1 sin los sensores de temperatura 8b y 8d y el controlador 11 reemplazado por un controlador 112. El resto de la configuración es la misma y, por consiguiente, no se describirá de manera redundante.

La figura 7 es un diagrama de flujo de un proceso llevado a cabo por un controlador 112 mostrado en la figura 6 para controlar la primera válvula de expansión 3 en grado de apertura a través de la retroalimentación siempre que llegue un tiempo de muestreo. El proceso de la figura 7 corresponde al proceso de la figura 5 con S110 y S111 reemplazadas por S120 y S121, respectivamente.

Tal como se muestra en la figura 7, el controlador 112 calcula un grado de apertura de referencia LP^baseen S120 y continúa hacia S121. En S121 el controlador 112 determina si la primera válvula de expansión 3 tiene un grado de apertura LP^t-1mayor que el grado de apertura de referencia LP^base. Cuando el grado de apertura LP^t-1es mayor que el grado de apertura de referencia LP^base(SÍ en S121), el controlador 112 determina que no se asegura un grado de subenfriamiento para el refrigerante que fluye hacia la primera válvula de expansión 3 y continúa hacia S112. Cuando el grado de apertura LP^t-1es igual a o más pequeño que el grado de apertura de referencia LP^base(NO en S121), el controlador 112 determina que se asegura el grado de subenfriamiento para el refrigerante que fluye hacia la primera válvula de expansión 3 y continúa hacia S113. El controlador 112 realiza de S112 a S116 como lo hace en la primera realización y termina el proceso.

El grado de apertura de referencia LP^basees un grado de apertura de la primera válvula de expansión 3 que es necesario cuando se asume que se asegura el grado de subenfriamiento para el refrigerante que fluye hacia la primera válvula de expansión 3 (es decir, el refrigerante tiene forma de líquido). Cuando el refrigerante que fluye hacia la primera válvula de expansión 3 tiene una densidad p^l_base[kg/m³] y una presión P^h_base[MPa], y el refrigerante liberado de la primera válvula de expansión 3 tiene una presión P^l_base[MPa], el grado de apertura de referencia LP^basese representa por la siguiente expresión (8):

[Expresión 8]

Una constante A2 es una constante determinada por una característica de la primera válvula de expansión 3. La densidad p^_,^asees un valor numérico de aproximadamente 800 a 1000. El volumen de carrera Vst y la eficiencia volumétrica nv son valores determinados a partir de la especificación del compresor 1. La densidad ps, las presiones P^h_basey la P^l_basese calculan a partir de las temperaturas obtenidas a partir de los sensores de temperatura 8a y 8c.

Por tanto, puede mejorarse la estabilidad del acondicionador de aire según la segunda realización.

Tercera realización

En las realizaciones primera y segunda, se ha descrito un acondicionador de aire de tipo único que incluye una unidad interior. Un acondicionador de aire según una realización puede ser acondicionador de aire de tipo múltiple que incluye una pluralidad de unidades interiores. En un acondicionador de aire de tipo múltiple, el refrigerante líquido se estanca en una pluralidad de intercambiadores de calor interiores y es más probable que circule una cantidad insuficiente de refrigerante que en un acondicionador de aire de tipo único. En un acondicionador de aire de tipo múltiple, cuando circula una cantidad insuficiente de refrigerante, es más necesario aumentar una constante de control para el grado de apertura de una válvula de expansión que en un acondicionador de aire de tipo único. Por consiguiente, en una tercera realización, se describirá un acondicionador de aire de tipo múltiple que incluye dos unidades interiores.

Las figuras 8 y 9 son diagramas de bloques funcionales que muestran una configuración funcional de un acondicionador de aire 300 según la tercera realización. La figura 8 muestra la manera en que el refrigerante fluye en la operación de refrigeración. La figura 9 muestra la manera en que el refrigerante fluye en la operación de calentamiento. La configuración del acondicionador de aire 300 mostrado en la figura 8 corresponde a la del acondicionador de aire 200 mostrado en la figura 6 con una unidad interior 103 y una segunda válvula de expansión 33 añadidas y el controlador 11 reemplazado por un controlador 113. El resto de la configuración es la misma y, por consiguiente, no se describirá de manera repetida.

Tal como se muestra en la figura 8, la unidad interior 103 incluye un intercambiador de calor interior 43 y un ventilador interior 73. En la operación de refrigeración, el refrigerante circula en el orden de compresor 1, intercambiador de calor exterior 2, primera válvula de expansión 3 e intercambiador de calor interior 4, y circula en el orden de compresor 1, intercambiador de calor exterior 2, segunda válvula de expansión 33 e intercambiador de calor interior 43. Tal como se muestra en la figura 9, en la operación de calentamiento, el refrigerante circula en el orden de compresor 1, intercambiador de calor interior 4, primera válvula de expansión 3 e intercambiador de calor exterior 2, y circula en el orden de compresor 1, intercambiador de calor interior 43, segunda válvula de expansión 33 e intercambiador de calor exterior 2.

La figura 10 es un diagrama de flujo de un proceso llevado a cabo por un controlador 113 mostrado en las figuras 8 y 9 para controlar la primera válvula de expansión 3 y la segunda válvula de expansión 33 en grado de apertura a través de la retroalimentación siempre que llegue un tiempo de muestreo. El proceso de la figura 10 corresponde al proceso de la figura 7 con S130 realizada entre S115 y S116. En la tercera realización, una cantidad de funcionamiento para un grado de apertura para la primera válvula de expansión 3 se representa como ALPl^func, y una cantidad de funcionamiento para un grado de apertura para la segunda válvula de expansión 33 se representa como ALP2^func. En la tercera realización, el grado de apertura LP^tes una suma del grado de apertura de la primera válvula de expansión 3 y el grado de apertura de la segunda válvula de expansión 33.

El controlador 113 realiza de S120 a S115 para calcular un grado de apertura LP^tpara el tiempo actual, al igual que en la segunda realización, y posteriormente continúa hacia S130. En S130, el controlador 113 establece la cantidad de funcionamiento ALP^funcmultiplicada por a como la cantidad de funcionamiento ALP1^funcy la cantidad de funcionamiento ALP^funcmultiplicada por p como la cantidad de funcionamiento ALP2^func, y continúa hacia S116. En S116, el controlador 113 sustituye el grado de apertura LP^tpor el grado de apertura LP^t-1inmediatamente anterior y termina el proceso.

La suma de a y p es 1. Una relación de la capacidad de intercambio de calor del intercambiador de calor interior 43 con respecto a la capacidad de intercambio de calor del intercambiador de calor interior 4 es de a a p. Al igual que la capacidad de intercambio de calor, puede usarse por ejemplo la capacidad nominal de intercambio de calor [W/K].

S130 de la figura 10 puede realizarse entre S115 y S116 del proceso de la figura 5 en la primera realización cuando puede obtenerse la temperatura del refrigerante que fluye entre el intercambiador de calor exterior 2 y la primera válvula de expansión 3, la temperatura del refrigerante que fluye entre el intercambiador de calor exterior 2 y la segunda válvula de expansión 33, la temperatura del refrigerante que fluye entre el intercambiador de calor interior 4 y la primera válvula de expansión 3 y la temperatura del refrigerante que fluye entre el intercambiador de calor interior 43 y la segunda válvula de expansión 33.

Por tanto, puede mejorarse la estabilidad del acondicionador de aire según la tercera realización.

También se planea que las realizaciones dadas a conocer en el presente documento se combinen entre sí según sea apropiado dentro de un intervalo sin contradicción. Debe entenderse que las realizaciones dadas a conocer en el presente documento se han descrito únicamente con fines ilustrativos y de manera no restrictiva en cualquier sentido. El alcance de la presente invención se define por los términos de las reivindicaciones, en vez de por la descripción anterior, y se pretende que incluya cualquier modificación que entre dentro del significado y alcance equivalente a los términos de las reivindicaciones.

Lista de signos de referencia

1 compresor, 2 intercambiador de calor exterior, 3 primera válvula de expansión, 4, 43 intercambiador de calor interior, 5 válvula de cuatro pasos, 6 ventilador exterior, 7, 73 ventilador interior, 8a-8e sensor de temperatura, 9 unidad exterior, 10, 103 unidad interior, 11, 112, 113 controlador, 33 segunda válvula de expansión, 100, 200, 300 acondicionador de aire.

Claims

REIVINDICACIONES

Acondicionador de aire (100, 200, 300) en el que circula refrigerante, comprendiendo el acondicionador de aire (100, 200, 300):

un compresor (1);

un primer intercambiador de calor (2);

una primera válvula de expansión (3);

un segundo Intercambiador de calor (4); y

un controlador (11, 112, 113) configurado para cambiar un grado de apertura (LP) de la primera válvula de expansión (3) por una primera cantidad de funcionamiento (ALP^func, ALP1^func) según una diferencia de temperatura entre una temperatura objetivo (Td^m) y una temperatura (Td) del refrigerante descargado por el compresor (1),

el refrigerante que circula a través del compresor (1), el primer intercambiador de calor (2), la primera válvula de expansión (3) y el segundo intercambiador de calor (4), caracterizados porque el controlador se configura para establecer

una primera relación de la primera cantidad de funcionamiento con respecto a la diferencia de temperatura cuando se cumple una condición específica para que sea mayor que una segunda relación de la primera cantidad de funcionamiento con respecto a la diferencia de temperatura cuando no se cumple la condición específica, indicando la condición específica que un grado de subenfriamiento del refrigerante que fluye entre el primer intercambiador de calor (2) y la primera válvula de expansión (3) es menor que cero. Acondicionador de aire (100) según la reivindicación 1, en el que el controlador (11) se configura para calcular el grado de subenfriamiento a partir de una temperatura del refrigerante que fluye a través del primer intercambiador de calor (2), una temperatura del refrigerante que fluye entre el primer intercambiador de calor (2) y la primera válvula de expansión (3), una temperatura del refrigerante que fluye entre la primera válvula de expansión (3) y el segundo intercambiador de calor (4) y una temperatura del refrigerante que fluye a través del segundo intercambiador de calor (4).

Acondicionador de aire (200) según la reivindicación 1, en el que

la condición específica incluye una condición en la que el grado de apertura (LP^t-1) de la primera válvula de expansión (3) es mayor que un grado de apertura (LP^base) de referencia, y

el controlador (112) se configura para calcular el grado de apertura de referencia a partir de una temperatura del refrigerante que fluye entre el primer intercambiador de calor (2) y la primera válvula de expansión (3) y una temperatura del refrigerante que fluye a través del segundo intercambiador de calor (4).

Acondicionador de aire (300) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende además: un tercer intercambiador de calor (43), y

una segunda válvula de expansión (33), en la que

el refrigerante circula a través del compresor (1), el primer intercambiador de calor (2), la primera válvula de expansión (3) y el segundo intercambiador de calor (4), y también circula a través del compresor (1), el primer intercambiador de calor (2), la segunda válvula de expansión (33) y el tercer intercambiador de calor (43), y

el controlador (113) se configura para cambiar un grado de apertura de la segunda válvula de expansión (33) por una segunda cantidad de funcionamiento (ALP2^func) de manera que una tercera relación de la segunda cantidad de funcionamiento (ALP2^func) con respecto a la primera cantidad de funcionamiento (ALP1^func) es una cuarta relación de una capacidad de intercambio de calor del tercer intercambiador de calor (43) con respecto a una capacidad de intercambio de calor del segundo intercambiador de calor (4).