ES2918024T3

ES2918024T3 - Acondicionador de aire

Info

Publication number: ES2918024T3
Application number: ES17915491T
Authority: ES
Inventors: Yusuke Tashiro; Yasuhide Hayamaru
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-06-27
Filing date: 2017-06-27
Publication date: 2022-07-13
Anticipated expiration: 2037-06-27
Also published as: EP3647672B1; EP3647672A4; CN110770517B; EP3647672A1; JPWO2019003291A1; CN110770517A; US20200116374A1; JP6758500B2; WO2019003291A1; US11009247B2

Abstract

Un aire acondicionado (201) incluye una válvula de conmutación (202), una porción de restricción de caudal (104) y una válvula de encendido (204). La válvula de conmutación (202) se proporciona en una ruta de flujo entre un compresor (10) y un intercambiador de calor al aire libre (40). El intercambiador de calor al aire libre (40) incluye una porción de intercambio de calor (40A) y una porción de intercambio de calor (40B). Durante la operación de calentamiento, la válvula de conmutación (202) provoca un segundo puerto de conexión (B1), un tercer puerto de conexión (B2) y un primer puerto de conexión (A) para comunicarse entre sí. La porción de restricción de caudal (104) y la válvula de encendido (204) se conectan en serie entre una toma de corriente y una entrada del compresor (10) durante la operación de calentamiento, para evitar una parte de refrigerante. Durante la operación de descongelación de la porción de intercambio de calor (40A), la válvula de conmutación (202) está configurada de tal manera que un cuarto puerto de conexión (c) y el segundo puerto de conexión (B1) se comunican entre sí, y el tercer puerto de conexión (B2) y el primer puerto de conexión (a) comunicarse entre sí. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Acondicionador de aire

Campo técnico

La presente invención se refiere a un acondicionador de aire.

Técnica anterior

La patente japonesa abierta a inspección pública n.° 49-52343 (PTL1) divulga un aparato de refrigeración y calefacción de tipo bomba de calor configurado para, durante la operación de calentamiento, realizar eficazmente la descongelación de un intercambiador de calor exterior que funciona como evaporador, sin detener la operación de calentamiento.

El documento WO2017094148A proporciona un dispositivo de aire acondicionado con una válvula de conmutación de trayectoria de flujo. Un intercambiador de calor exterior se divide en un primer intercambiador de calor y un segundo intercambiador de calor. Un refrigerante suministrado desde una válvula de expansión durante una operación de calentamiento se divide en dos flujos y se suministra al primer intercambiador de calor y al segundo intercambiador de calor. La válvula de conmutación de trayectoria de flujo hace converger el refrigerante descargado desde el primer intercambiador de calor y el segundo intercambiador de calor y devuelve dicho refrigerante a una entrada de refrigerante de un compresor durante la operación de calentamiento. Un cuerpo de válvula de la válvula de conmutación de trayectoria de flujo está configurado de modo que durante la operación de calentamiento, tres puertos se comunican internamente en un estado de estar aislado de otro puerto. El cuerpo de válvula está configurado de modo que durante una operación para descongelar el primer intercambiador de calor o el segundo intercambiador de calor, dos puertos se comunican internamente y los otros dos puertos se comunican internamente.

Lista de citas

Literatura de patente

PTL1: Patente japonesa abierta a inspección pública n.° 49-52343

Sumario de la invención

Problema técnico

En el aparato de refrigeración y calefacción descrito en la patente japonesa abierta a inspección pública n.° 49-52343, se usa una válvula de conmutación de trayectoria de flujo, además de una válvula de cuatro vías. La patente japonesa abierta a inspección pública n.° 49-52343 también describe que se usan cuatro válvulas de solenoide en combinación como válvula de conmutación de trayectoria de flujo. Sin embargo, las válvulas de solenoide tienen una alta pérdida de presión.

En lugar de las válvulas de solenoide, también se puede usar una electroválvula accionada por un motor. Sin embargo, la electroválvula es de gran tamaño. Por lo tanto, la reducción del tamaño del intercambiador de calor exterior es difícil y el coste de fabricación también es alto.

También es concebible usar, como válvula de conmutación de trayectoria de flujo, una válvula de tipo accionada por presión diferencial que puede reducir una pérdida de presión, que es similar a una válvula de cuatro vías de uso común. En este caso, sin embargo, es necesario preparar una tubería de introducción configurada para introducir una presión en el lado de succión y una presión en el lado de descarga de un compresor requerido para accionar la válvula. Por lo tanto, una estructura de tubería tal como el enrutamiento de la tubería de introducción se vuelve complicada y se incrementa el número de partes soldadas, lo que da lugar a una menor manejabilidad durante la fabricación.

Además, la estanqueidad al aire y el aislamiento térmico de los edificios se han vuelto cada vez mayores en los últimos años y se requiere una operación de calentamiento de muy baja capacidad después de que se estabiliza la temperatura ambiente. Se puede incrementar y disminuir la capacidad de funcionamiento del compresor cambiando la frecuencia de funcionamiento. Sin embargo, se fija un límite inferior de la frecuencia de funcionamiento y, por tanto, no se puede realizar la operación de calentamiento de muy baja capacidad de forma continua y el funcionamiento y parada repetidos del compresor provocan variaciones en la temperatura ambiente.

La presente invención se ha realizado a la luz del problema descrito anteriormente, y un objetivo de la presente invención es proporcionar un acondicionador de aire que hace posible reducir una capacidad límite inferior de la operación de calentamiento y realizar la descongelación con una estructura simple sin detener la operación de calentamiento.

Solución al problema

Un acondicionador de aire de acuerdo con la presente invención se define en la reivindicación independiente 1. El acondicionador de aire está configurado de modo que el refrigerante circula a través de un compresor, un intercambiador de calor interior, una válvula de expansión y un intercambiador de calor exterior en este orden durante la operación de calentamiento. El acondicionador de aire incluye una válvula de conmutación, una parte de restricción de caudal y una válvula de encendido y apagado. La válvula de conmutación se proporciona en una trayectoria de flujo entre el compresor y el intercambiador de calor exterior. El intercambiador de calor exterior incluye una primera parte de intercambio de calor y una segunda parte de intercambio de calor, teniendo cada una de la primera parte de intercambio de calor y la segunda parte de intercambio de calor una trayectoria de flujo independiente.

La válvula de conmutación incluye: un primer puerto de conexión conectado a una entrada del compresor; un segundo puerto de conexión conectado a la primera parte de intercambio de calor; un tercer puerto de conexión conectado a la segunda parte de intercambio de calor; y un cuarto puerto de conexión conectado a una salida del compresor. Durante la operación de calentamiento, el segundo puerto de conexión, el tercer puerto de conexión y el primer puerto de conexión se comunican entre sí y no se comunican con el cuarto puerto de conexión. Durante la operación de descongelación de la primera parte de intercambio de calor, el cuarto puerto de conexión y el segundo puerto de conexión se comunican entre sí, y el tercer puerto de conexión y el primer puerto de conexión se comunican entre sí.

Durante la operación de descongelación de la segunda parte de intercambio de calor, el cuarto puerto de conexión y el tercer puerto de conexión se comunican entre sí, y el segundo puerto de conexión y el primer puerto de conexión se comunican entre sí.

La parte de restricción de caudal y la válvula de encendido y apagado se conectan en serie entre la salida y la entrada del compresor durante la operación de calentamiento.

Efectos ventajosos de la invención

El acondicionador de aire de acuerdo con la presente divulgación puede alternar la descongelación del intercambiador de calor exterior entre la primera parte de intercambio de calor y la segunda parte de intercambio de calor, y también puede funcionar en un estado de operación de calentamiento de baja capacidad.

Breve descripción de los dibujos

La fig. 1 es un diagrama de configuración de un acondicionador de aire 1 que no está de acuerdo con la invención.

La fig. 2 es un diagrama de configuración de un acondicionador de aire 201 de acuerdo con la presente invención.

La fig. 3 es un diagrama de bloques para ilustrar una relación de conexión de un controlador en el acondicionador de aire de acuerdo con el presente modo de realización.

La fig. 4 muestra un flujo, un caudal y una presión de refrigerante en cada modo de funcionamiento de una válvula de conmutación de trayectoria de flujo 202.

La fig. 5 muestra un flujo del refrigerante en un modo de operación de calentamiento normal.

La fig. 6 muestra un flujo del refrigerante en un modo de operación de calentamiento de baja capacidad. La fig. 7 muestra un flujo del refrigerante en un modo de operación de calentamiento/descongelación. La fig. 8 muestra un flujo del refrigerante en un modo de operación de descongelación/calentamiento. La fig. 9 muestra un flujo del refrigerante en un modo de operación de enfriamiento.

La fig. 10 es una vista en sección transversal esquemática que muestra una configuración de la válvula de conmutación de trayectoria de flujo 202.

La fig. 11 muestra las posiciones de los cuerpos de válvula de la válvula de conmutación de trayectoria de flujo 202 y un flujo del refrigerante durante la operación de calentamiento.

La fig. 12 muestra las posiciones de los cuerpos de válvula de la válvula de conmutación de trayectoria de flujo 202 y un flujo del refrigerante en el modo de calentamiento/descongelación (durante la operación de descongelación de una parte de intercambio de calor 40B).

La fig. 13 muestra las posiciones de los cuerpos de válvula de la válvula de conmutación de trayectoria de flujo 202 y un flujo del refrigerante en el modo de descongelación/calentamiento (durante la operación de descongelación de una parte de intercambio de calor 40A).

La fig. 14 muestra las posiciones de los cuerpos de válvula de la válvula de conmutación de trayectoria de flujo 202 y un flujo del refrigerante en el modo de enfriamiento.

Descripción de modos de realización

A continuación en el presente documento se describirá en detalle un modo de realización de la presente invención con referencia a los dibujos, en los que las partes iguales o correspondientes se indican con los mismos caracteres de referencia y no se repetirá la descripción de las mismas.

Se describirá una configuración de un acondicionador de aire con respecto al presente modo de realización en comparación con un ejemplo de estudio.

La fig. 1 es un diagrama de configuración de un acondicionador de aire 1 de acuerdo con un ejemplo de estudio que no está de acuerdo con la invención.

La fig. 2 es un diagrama de configuración de un acondicionador de aire 201 de acuerdo con el presente modo de realización de acuerdo con la invención. En primer lugar, se describirán los componentes comunes en las figs. 1 y 2.

En referencia a las figs. 1 y 2, el acondicionador de aire 1, 201 incluye un compresor 10, un intercambiador de calor interior 20, una válvula de expansión 30, un intercambiador de calor exterior 40 y una válvula de cuatro vías 91 (291). El intercambiador de calor exterior 40 incluye una parte de intercambio de calor 40A y una parte de intercambio de calor 40B. La parte de intercambio de calor 40A y la parte de intercambio de calor 40B se forman, por ejemplo, dividiendo verticalmente el intercambiador de calor exterior 40 en dos piezas.

Una tubería 90 conecta un puerto H de la válvula de cuatro vías 91 (291) y el intercambiador de calor interior 20. Una tubería 92 conecta el intercambiador de calor interior 20 y la válvula de expansión 30. Una tubería 94 se bifurca parcialmente en una tubería 94A y una tubería 94B, y conecta la válvula de expansión 30 y las partes de intercambio de calor 40A y 40B.

Una salida y una entrada del compresor 10 están conectadas a los puertos G y E de la válvula de cuatro vías 91 (291), respectivamente. Las tuberías 97A y 97B conectan la parte de intercambio de calor 40A y la parte de intercambio de calor 40B a una parte de conmutación de trayectoria de flujo 102 (fig. 1) o a una válvula de conmutación de trayectoria de flujo 202 (fig. 2), respectivamente. Una tubería 99 tiene un extremo conectado a la salida del compresor 10 y se bifurca parcialmente en una tubería 100 y una tubería 101. La tubería 100 está provista de una parte de restricción de caudal 104 en algún punto a lo largo de la tubería 100 y está conectada a la parte de conmutación de trayectoria de flujo102 (válvulas de cuatro vías 102A y 102B en la fig. 1) o a la válvula de conmutación de trayectoria de flujo 202 (un puerto C en la fig. 2). La tubería 101 conecta la tubería 99 y un puerto G de la válvula de cuatro vías 91 (291).

La válvula de expansión 30 está dispuesta en algún punto a lo largo de una trayectoria de refrigerante formada por la tubería 92 y la tubería 94 que conectan el intercambiador de calor interior 20 y el intercambiador de calor exterior 40.

El acondicionador de aire 1, 201 incluye además un sensor de presión no mostrado, un sensor de temperatura no mostrado y un controlador 300.

El compresor 10 está configurado para cambiar una frecuencia de funcionamiento de acuerdo con una señal de control recibida desde el controlador 300. Cambiando la frecuencia de funcionamiento del compresor 10, se ajusta una salida del compresor 10. Se pueden usar diversos tipos de compresores como compresor 10, y se puede usar, por ejemplo, un compresor de tipo rotativo, de tipo alternativo, de tipo espiral, de tipo tornillo o similares.

En la configuración mostrada en la fig. 1, una tubería 96 conecta la parte de intercambio de calor 40A y la parte de intercambio de calor 40B a un puerto F de la válvula de cuatro vías 91, con la parte de conmutación de trayectoria de flujo 102 interpuesta. Durante la operación de calentamiento, la válvula de cuatro vías 91 conecta la salida (tubería 101) del compresor 10 y la tubería 90 como se muestra con una línea sólida, y conecta la entrada (una tubería 98) del compresor 10 y la tubería 96. Durante la operación de enfriamiento, la válvula de cuatro vías 91 conecta la salida del compresor 10 y la tubería 96 como se muestra con una línea discontinua, y conecta la entrada del compresor 10 y la tubería 90.

Por el contrario, en la configuración mostrada en la fig. 2, Una tubería 296 conecta la parte de intercambio de calor 40A y la parte de intercambio de calor 40B a la tubería 98, con la válvula de conmutación de trayectoria de flujo 202 interpuesta. Durante la operación de calentamiento, la válvula de cuatro vías 291 conecta la salida del compresor 10 y la tubería 90 como se muestra con una línea continua, y conecta la entrada del compresor 10 a la tubería 100 con una válvula de encendido y apagado 204 interpuesta. Durante la operación de enfriamiento, la válvula de cuatro vías 291 conecta la salida del compresor 10 a la tubería 100 con la válvula de encendido y apagado 204 interpuesta como se muestra con una línea discontinua, y conecta la entrada del compresor 10 a la tubería 90.

En las figs. 1 y 2, se muestra la dirección de un flujo de refrigerante durante el calentamiento por una flecha.

En primer lugar, se describirá una operación básica de la operación de calentamiento. Durante la operación de calentamiento, el refrigerante fluye en la dirección mostrada por la flecha. En la fig. 1, el compresor 10 succiona el refrigerante de la tubería 96 a través de la válvula de cuatro vías 91 y la tubería 98 y comprime el refrigerante. En la fig. 2, el compresor 10 succiona el refrigerante de la tubería 296 a través de la tubería 98 y comprime el refrigerante. El refrigerante comprimido fluye a la tubería 90 a través de la válvula de cuatro vías 91.

El intercambiador de calor interior 20 (condensador) condensa el refrigerante que fluye desde el compresor 10 hacia la tubería 90 a través de la válvula de cuatro vías 91 (291) y hace que el refrigerante fluya hacia la tubería 92. El intercambiador de calor interior 20 (condensador) está configurado para realizar intercambio de calor (disipación de calor) entre vapor a alta temperatura y sobrecalentado a alta presión (refrigerante) descargado desde el compresor 10 y el aire interior. Como resultado del intercambio de calor, el refrigerante se condensa y licua. Aunque no se muestra, se proporciona un ventilador de unidad interior conjuntamente con el intercambiador de calor interior 20 (condensador) y el controlador 300 ajusta una velocidad de rotación del ventilador de unidad interior de acuerdo con una señal de control. Cambiando la velocidad de rotación del ventilador de unidad interior, se puede ajustar una cantidad de intercambio de calor entre el refrigerante en el intercambiador de calor interior 20 (condensador) y el aire interior.

La válvula de expansión 30 descomprime el refrigerante que fluye desde el intercambiador de calor interior 20 (condensador) hacia la tubería 92. El refrigerante descomprimido fluye hacia la tubería 94. La válvula de expansión 30 está configurada de modo que se puede ajustar el grado de apertura de la misma de acuerdo con una señal de control recibida desde el controlador 300. Cuando se cambia el grado de apertura de la válvula de expansión 30 en una dirección de cierre, disminuye la presión de refrigerante en el lado de salida de la válvula de expansión 30 y se incrementa el grado de sequedad del refrigerante. Por otra parte, cuando se cambia el grado de apertura de la válvula de expansión 30 en una dirección de apertura, se incrementa la presión de refrigerante en el lado de salida de la válvula de expansión 30 y disminuye el grado de sequedad del refrigerante.

El intercambiador de calor exterior 40 (evaporador) evapora el refrigerante que fluye desde la válvula de expansión 30 hacia la tubería 94. El refrigerante evaporado fluye hacia la tubería 96 (o la tubería 296) a través de la parte de conmutación de trayectoria de flujo 102 (o la válvula de conmutación de trayectoria de flujo 202). El intercambiador de calor exterior 40 (evaporador) está configurado para realizar el intercambio de calor (absorción de calor) entre el refrigerante descomprimido por la válvula de expansión 30 y el aire exterior. Como resultado del intercambio de calor, el refrigerante se evapora como vapor sobrecalentado. Se proporciona un ventilador de unidad exterior no mostrado conjuntamente con el intercambiador de calor exterior 40 (evaporador). El controlador 300 ajusta una velocidad de rotación del ventilador de unidad exterior de acuerdo con una señal de control. Cambiando la velocidad de rotación del ventilador de unidad exterior, se puede ajustar una cantidad de intercambio de calor entre el refrigerante en el intercambiador de calor exterior 40 (evaporador) y el aire exterior.

Durante la operación de calentamiento como se describe anteriormente, en algunos casos se puede formar escarcha en el intercambiador de calor exterior 40 y puede ser necesaria la descongelación. En un caso de este tipo, es concebible conmutar temporalmente la operación a la operación de enfriamiento y realizar la operación de descongelación para hacer que el refrigerante comprimido a alta temperatura fluya al intercambiador de calor exterior 40. Sin embargo, la operación de calentamiento se interrumpe y, por tanto, se ve afectada la comodidad en una habitación.

En consecuencia, en el ejemplo comparativo y en el presente modo de realización, el intercambiador de calor exterior 40 se divide en la parte de intercambio de calor 40A y la parte de intercambio de calor 40B, y la descongelación se realiza alternativamente. La parte de conmutación de trayectoria de flujo 102 o la válvula de conmutación de trayectoria de flujo 202 se proporciona para permitir que el refrigerante a alta temperatura y alta presión del compresor 10 fluya hacia el intercambiador de calor que realiza la descongelación.

Sin embargo, la parte de conmutación de trayectoria de flujo 102 de acuerdo con el ejemplo comparativo de la fig.

1 incluye dos válvulas, es decir, las válvulas 102A y 102B de cuatro vías. Una válvula de conmutación de tipo accionada por presión diferencial se usa ampliamente como válvula de cuatro vías 91 porque los puertos E y F están conectados de forma fija a la entrada y la salida del compresor 10 tanto en refrigeración como en calefacción y la relación de presión es fija.

Por el contrario, en cuanto a las válvulas de cuatro vías 102A y 102B, la tubería 96 está conectada a la entrada del compresor 10 y tiene baja presión durante el calentamiento, mientras que la tubería 96 está conectada a la salida del compresor 10 y tiene alta presión durante el enfriamiento. Por lo tanto, las válvulas de cuatro vías 102A y 102B no tienen un puerto constantemente alimentado con baja presión. Para usar válvulas de conmutación de tipo accionadas por presión diferencial comunes como válvulas de cuatro vías 102A y 102B, es necesario enrutar otra tubería desde la tubería 98 hasta las inmediaciones de la parte de conmutación de trayectoria de flujo 102. Por lo tanto, la configuración del ejemplo de la fig. 1 es complicada y, por tanto, existe la posibilidad de mejora en la reducción del tamaño. En consecuencia, en el presente modo de realización de la fig. 2, se proporciona una válvula de conmutación de trayectoria de flujo 202, en lugar de la parte de conmutación de trayectoria de flujo 102. A continuación se describirá la conmutación de trayectoria de flujo por la válvula de conmutación de trayectoria de flujo 202 del acondicionador de aire 201 de acuerdo con el presente modo de realización.

La fig. 3 es un diagrama de bloques para ilustrar una relación de conexión del controlador en el acondicionador de aire de acuerdo con el presente modo de realización. En referencia a la fig. 3, un sensor de presión 52 detecta la presión del refrigerante en una salida del intercambiador de calor exterior 40 (evaporador) y emite el valor de detección al controlador 300. Un sensor de temperatura 54 detecta la temperatura del refrigerante a la salida del intercambiador de calor exterior 40 (evaporador) y emite el valor de detección al controlador 300.

El controlador 300 incluye una CPU (unidad central de procesamiento), un dispositivo de memoria, una memoria intermedia de entrada/salida y similares (no se muestran todos), y controla la válvula de cuatro vías 291, la válvula de conmutación de trayectoria de flujo 202, la válvula de encendido y apagado 204, el compresor 10, la válvula de expansión 30 y similares en el acondicionador de aire 201. El control se puede procesar no solo por programa informático sino también por equipo dedicado (circuito electrónico).

La fig. 4 muestra un flujo, un caudal y una presión del refrigerante en cada modo de funcionamiento de la válvula de conmutación de trayectoria de flujo 202. Las figs. 5 a 9 muestran un flujo del refrigerante en cada modo de funcionamiento. Cada modo de funcionamiento se describirá con referencia a la fig. 4. A continuación en el presente documento, por conveniencia en la distinción, un caso de parte de intercambio de calor 40A de descongelación se puede indicar como "modo de operación de calentamiento/descongelación", y un caso de parte de intercambio de calor 40B de descongelación se puede indicar como "modo de operación de descongelación/calentamiento".

(1-1) En un modo de operación de calentamiento normal, se fija la válvula de conmutación de trayectoria de flujo 202 de modo que un puerto B1, un puerto B2 y un puerto A se comuniquen entre sí y el puerto C esté desconectado. El refrigerante fluye desde los puertos B1 y B2 al puerto A, y un estado del refrigerante en este momento es, en un ejemplo, un estado bifásico gas-líquido. El puerto A tiene baja presión, los puertos B1 y B2 tienen baja presión y el puerto C tiene alta presión.

En la válvula de cuatro vías 291, el refrigerante fluye desde el puerto G al puerto H. Por otra parte, el refrigerante no fluye a través del puerto F y el puerto E porque la válvula de encendido y apagado 204 está cerrada aunque el puerto F y el puerto E se comuniquen entre sí.

El flujo del refrigerante en el modo de operación de calentamiento normal se muestra en la fig. 5.

(1-2) En un modo de operación de calentamiento de baja capacidad, se fija la válvula de conmutación de trayectoria de flujo 202 de modo que el puerto B1, el puerto B2 y el puerto A se comuniquen entre sí y el puerto C esté desconectado, de forma similar al modo de operación de calentamiento normal. El refrigerante fluye desde los puertos B1 y B2 al puerto A, y un estado del refrigerante en este momento es, en un ejemplo, un estado bifásico gas-líquido. El puerto A tiene baja presión, los puertos B1 y B2 tienen baja presión y el puerto C tiene alta presión.

En la válvula de cuatro vías 291, el refrigerante fluye desde el puerto G al puerto H. Además, en el modo de operación de calentamiento de baja capacidad, el refrigerante fluye desde el puerto F al puerto E porque la válvula de encendido y apagado 204 está abierta.

El flujo del refrigerante en el modo de operación de calentamiento de baja capacidad se muestra en la fig. 6.

(2-1) En el modo de operación de calentamiento/descongelación, se fija la válvula de conmutación de trayectoria de flujo 202 de modo que el puerto A y el puerto B1 se comuniquen entre sí y el puerto B2 y el puerto C se comuniquen entre sí. El refrigerante fluye desde el puerto B1 al puerto A, e independientemente de este flujo, el refrigerante fluye desde el puerto C al puerto B2. Un estado del refrigerante que fluye desde el puerto C al puerto B2 es, en un ejemplo, un estado gaseoso. Un estado del refrigerante que fluye desde el puerto B1 al puerto A es, en un ejemplo, un estado gaseoso. Los puertos C y B2 tienen una presión media (donde alta presión>presión media>presión baja), y los puertos A y B1 tienen una presión baja.

El flujo de refrigerante en el modo de operación de calentamiento/descongelación se muestra en la fig. 7. En referencia a la fig. 7, durante la descongelación de la parte de intercambio de calor 40B en descongelación alternativa, se fija la válvula de conmutación de trayectoria de flujo 202 de modo que el puerto A y el puerto B1 se comuniquen entre sí y el puerto B2 y el puerto C se comuniquen entre sí. A continuación, una parte del refrigerante a alta temperatura y alta presión descargado desde el compresor 10 se descomprime y fluye a través de la parte de intercambio de calor 40B en la dirección mostrada por la flecha. Como resultado, se derrite la escarcha en la parte de intercambio de calor 40B. Durante ese tiempo, el refrigerante líquido de la válvula de expansión 30 continúa fluyendo a través de la parte de intercambio de calor 40A. La parte de intercambio de calor 40A funciona como un evaporador y, por tanto, se puede mantener la operación de calentamiento en el intercambiador de calor interior 20.

(2-2) En el modo de operación de descongelación/calefacción, se fija la válvula de conmutación de trayectoria de flujo 202 de modo que el puerto A y el puerto B2 se comuniquen entre sí y el puerto B1 y el puerto C se comuniquen entre sí. El refrigerante fluye desde el puerto B2 al puerto A, e independientemente de este flujo, el refrigerante fluye desde el puerto C al puerto B1. Un estado del refrigerante que fluye desde el puerto C al puerto B1 es, en un ejemplo, un estado gaseoso. Un estado del refrigerante que fluye desde el puerto B2 al puerto A es, en un ejemplo, un estado gaseoso. Los puertos A y B2 tienen una presión baja y los puertos B1 y C tienen una presión media.

El flujo del refrigerante en el modo de operación de descongelación/calentamiento se muestra en la fig. 8. En referencia a la fig. 8, durante la descongelación de la parte de intercambio de calor 40A en descongelación alternativa, se fija la válvula de conmutación de trayectoria de flujo 202 de modo que el puerto A y el puerto B2 se comuniquen entre sí y el puerto B1 y el puerto C se comuniquen entre sí. A continuación, una parte del refrigerante a alta temperatura y alta presión descargado desde el compresor 10 se descomprime y fluye a través de la parte de intercambio de calor 40A en la dirección mostrada por la flecha. Como resultado, se derrite la escarcha de la parte de intercambio de calor 40A. Durante ese tiempo, el refrigerante líquido de la válvula de expansión 30 continúa fluyendo a través de la parte de intercambio de calor 40B. La parte de intercambio de calor 40^bfunciona como un evaporador y, por tanto, se puede mantener la operación de calentamiento en el intercambiador de calor interior 20.

(3) En un modo de operación de enfriamiento, se fija la válvula de conmutación de trayectoria del flujo 202 de modo que el puerto B1, el puerto B2 y el puerto C se comuniquen entre sí y el puerto A esté desconectado. El refrigerante fluye desde el puerto C a los puertos B1 y B2, y un estado del refrigerante en este momento es, en un ejemplo, un estado monofásico gaseoso. El puerto A tiene baja presión, los puertos B1 y B2 tienen alta presión y el puerto C también tiene alta presión.

El flujo del refrigerante en el modo de operación de enfriamiento se muestra en la fig. 9. En referencia a la fig. 9, en el modo de enfriamiento, la válvula de cuatro vías 291 se controla de modo que el puerto F conectado a la válvula de encendido y apagado 204 y el puerto G se comunican entre sí y el puerto E y el puerto H se comunican entre sí. Además, en el modo de enfriamiento, la válvula de encendido y apagado 204 está abierta. El refrigerante descargado desde el compresor 10 fluye a través de la válvula de cuatro vías 291, la válvula de encendido y apagado 204, la válvula de conmutación de trayectoria de flujo 202 y el intercambiador de calor exterior 40 hasta la válvula de expansión 30 y a continuación, se devuelve al compresor 10 a través del intercambiador de calor interior 20.

La fig. 10 es una vista en sección transversal esquemática que muestra una configuración de la válvula de conmutación de trayectoria de flujo 202. La válvula de conmutación de trayectoria de flujo 202 incluye el puerto A conectado a la entrada del compresor 10, el puerto B1 conectado a la parte de intercambio de calor 40A, el puerto B2 conectado a la parte de intercambio de calor 40B y el puerto C conectado a la salida del compresor 10.

La válvula de conmutación de trayectoria de flujo 202 incluye además un cilindro 460 que tiene un cuerpo de válvula 452 que se desliza en el mismo, una válvula piloto 470 configurada para conmutar una presión para accionar el cuerpo de válvula 452, un cilindro 410 que tiene un cuerpo de válvula 402 que se desliza en el mismo y una válvula piloto 420 configurada para conmutar una presión para accionar el cuerpo de válvula 402.

El cuerpo de válvula 452 está dispuesto en el cilindro 460 y está configurado para deslizarse en una dirección axial del cilindro 460. Se proporcionan miembros divisorios 454 y 455 en ambos lados del cuerpo de válvula 452. Entre el miembro divisorio 454 y el cilindro 460 se forma una primera cámara 456, y entre el miembro divisorio 455 y el cilindro 460 se forma una segunda cámara 457. Debido a una diferencia de presión entre la primera cámara 456 y la segunda cámara 457, se acciona el cuerpo de válvula 452 de la válvula de corredera. El cuerpo de válvula 452 está configurado para hacer que uno de un puerto intermedio 411 y un puerto intermedio 412 se comunique con el puerto B1 y cierre el otro del puerto intermedio 411 y el puerto intermedio 412.

El cuerpo de válvula 402 está dispuesto en el cilindro 410 y está configurado para deslizarse en una dirección axial del cilindro 410. El cuerpo de válvula 402 se procesa de modo que una parte central del mismo tiene forma de U invertida. Debido a que la parte tiene forma de U invertida, el cuerpo de válvula 402 conecta los puertos A y B2 contiguos o los puertos C y B2 contiguos de modo que el refrigerante puede fluir entre los puertos A y B2 contiguos o entre los puertos C y B2 contiguos. El cuerpo de válvula 402 está provisto además de un orificio pasante que se comunica con el puerto intermedio 411 o 412.

Se proporcionan miembros divisorios 404 y 405 en ambos lados del cuerpo de válvula 402. Entre el miembro divisorio 404 y el cilindro 410 se forma una tercera cámara 406, y entre el miembro divisorio 405 y el cilindro 410 se forma una cuarta cámara 407. Debido a una diferencia de presión entre la tercera cámara 406 y la cuarta cámara 407, se acciona el cuerpo de válvula 402 de la válvula de corredera.

En un primer estado, el cuerpo de válvula 402 hace que el puerto intermedio 411 se comunique con el puerto A y el puerto B2 y hace que el puerto intermedio 412 se comunique con el puerto C. En un segundo estado, el cuerpo de válvula 402 hace que el puerto intermedio 412 se comunique con el puerto B2 y el puerto C y hace que el puerto intermedio 411 se comunique con el puerto A.

La válvula de conmutación de trayectoria del flujo 202 incluye además las tuberías piloto 432, 433, 434, 482, 483 y 484. La tubería piloto 432 conecta la cámara 406 a una parte de conmutación 421 de la válvula piloto 420. La tubería piloto 434 conecta la cámara 407 a la parte de conmutación 421 de la válvula piloto 420. La tubería piloto 482 conecta la cámara 456 a una parte de conmutación 471 de la válvula piloto 470. La tubería piloto 484 conecta la cámara 457 a la parte de conmutación 471 de la válvula piloto 470.

La parte de conmutación 421 y la parte de conmutación 471 se suministran con alta presión desde la salida del compresor 10 por la tubería piloto 433, y se suministran con baja presión desde la entrada del compresor 10 por la tubería piloto 483. La válvula piloto 420 y la válvula piloto 470 conmutan la conexión de la parte de conmutación 421 y la parte de conmutación 471, respectivamente, usando un resorte incorporado y un electroimán incorporado. Como resultado, una de las cámaras 406 y 407 del cilindro 410 tiene baja presión y el cuerpo de válvula 402 se desliza hacia la cámara que tiene baja presión. De forma similar, una de las cámaras 456 y 457 del cilindro 460 tiene baja presión y el cuerpo de válvula 452 se desliza hacia la cámara que tiene baja presión.

La válvula de conmutación de trayectoria de flujo 202 está configurada para usar las tuberías piloto y las válvulas piloto 420 y 470 de tamaño más pequeño que las tuberías principales y las válvulas principales, y conmutar las válvulas principales usando una diferencia de presión entre las tuberías principales conectadas a las válvulas principales. Por lo tanto, en el acondicionador de aire 201, una estructura de tubería tal como el enrutamiento de tubería es simple y el número de partes soldadas es pequeño, lo que da lugar a una alta eficacia de trabajo durante la fabricación.

A continuación se describirán las posiciones de los cuerpos de válvula de la válvula de conmutación de trayectoria de flujo 202 y un flujo del refrigerante con referencia a las figs. 11 a 14 que muestran la válvula de conmutación de trayectoria de flujo 202 de manera simplificada.

La fig. 11 muestra las posiciones de los cuerpos de válvula de la válvula de conmutación de trayectoria de flujo 202 y el flujo del refrigerante durante la operación de calentamiento. Durante la operación de calentamiento, el cuerpo de válvula 452 se mueve en sentido derecho para cerrar el puerto intermedio 412 y hacer que el puerto B1 y el puerto intermedio 411 se comuniquen entre sí. El cuerpo de válvula 402 se mueve en sentido izquierdo para hacer que los puertos A y B2 y el puerto intermedio 411 se comuniquen entre sí. Como resultado, durante la operación de calentamiento, el puerto B1, el puerto B2 y el puerto A se comunican entre sí y el puerto C no se comunica con los otros puertos de conexión.

La fig. 12 muestra las posiciones de los cuerpos de válvula de la válvula de conmutación de trayectoria de flujo 202 y un flujo del refrigerante en el modo de calentamiento/descongelación (durante la operación de descongelación de la parte de intercambio de calor 40B). El cuerpo de válvula 452 se mueve en sentido derecho para cerrar el puerto intermedio 412 y hacer que el puerto B1 y el puerto intermedio 411 se comuniquen entre sí. El cuerpo de válvula 402 se mueve en sentido derecho para hacer que el puerto B2 y el puerto C se comuniquen entre sí. Como resultado, durante la operación de descongelación de la parte de intercambio de calor 40B, el puerto C y el puerto B2 se comunican entre sí y el puerto B1 y el puerto A se comunican entre sí.

La fig. 13 muestra las posiciones de los cuerpos de válvula de la válvula de conmutación de trayectoria de flujo 202 y un flujo del refrigerante en el modo de descongelación/calentamiento (durante la operación de descongelación de la parte de intercambio de calor 40A). El cuerpo de válvula 452 se mueve en sentido izquierdo para cerrar el puerto intermedio 411 y hacer que el puerto B1 y el puerto intermedio 412 se comuniquen entre sí. El cuerpo de válvula 402 se mueve en sentido izquierdo para hacer que el puerto B2 y el puerto A se comuniquen entre sí. Como resultado, durante la operación de descongelación de la parte de intercambio de calor 40A, el puerto A y el puerto B2 se comunican entre sí y el puerto B1 y el puerto C se comunican entre sí.

La fig. 14 muestra las posiciones de los cuerpos de válvula de la válvula de conmutación de trayectoria de flujo 202 y un flujo del refrigerante en el modo de enfriamiento. El cuerpo de válvula 452 se mueve en sentido izquierdo para cerrar el puerto intermedio 411 y hacer que el puerto B1 y el puerto intermedio 412 se comuniquen entre sí. El cuerpo de válvula 402 se mueve en sentido derecho para hacer que los puertos C y B2 y el puerto intermedio 412 se comuniquen entre sí. Como resultado, en el modo de enfriamiento, el puerto B1, el puerto B2 y el puerto C se comunican entre sí y el puerto A no se comunica con los demás puertos de conexión.

Puesto que finaliza la descripción del estado de la válvula de conmutación de trayectoria de flujo 202 en cada modo, el acondicionador de aire 201 descrito en el presente modo de realización se resumirá con referencia a las figs. 2 a 4 de nuevo.

El acondicionador de aire 201 de acuerdo con el presente modo de realización está configurado de modo que el refrigerante circula a través del compresor 10, el intercambiador de calor interior 20, la válvula de expansión 30 y el intercambiador de calor exterior 40 en este orden durante la operación de calentamiento. El acondicionador de aire 201 incluye la válvula de conmutación de trayectoria de flujo 202, la parte de restricción de caudal 104 y la válvula de encendido y apagado 204. La válvula de conmutación de trayectoria de flujo 202 se proporciona en trayectoria de flujo entre el compresor 10 y el intercambiador de calor exterior 40.

El intercambiador de calor exterior 40 incluye la parte de intercambio de calor 40A y la parte de intercambio de calor 40B, teniendo cada una de la parte de intercambio de calor 40A y la parte de intercambio de calor 40B una trayectoria de flujo independiente.

La válvula de conmutación de trayectoria de flujo 202 incluye el puerto A, el puerto B1, el puerto B2 y el puerto C. El puerto A está conectado a la entrada del compresor. El puerto B1 está conectado a la parte de intercambio de calor 40A. El puerto B2 está conectado a la parte de intercambio de calor 40B. El puerto C está conectado a la salida del compresor 10, con la parte de restricción de caudal 104 interpuesta.

La válvula de conmutación de trayectoria de flujo 202 está configurada de modo que el puerto B1, el puerto B2 y el puerto A se comunican entre sí y no se comunican con el puerto C durante la operación de calentamiento.

La válvula de conmutación de trayectoria de flujo 202 está configurada de modo que el puerto C y el puerto B1 se comunican entre sí y el puerto B2 y el puerto A se comunican entre sí durante la operación de descongelación de la parte de intercambio de calor 40A (modo de descongelación/calentamiento).

La válvula de conmutación de trayectoria de flujo 202 está configurada de modo que el puerto C y el puerto B2 se comunican entre sí y el puerto B1 y el puerto A se comunican entre sí durante la operación de descongelación de la parte de intercambio de calor 40B (modo de calentamiento/descongelación).

La parte de restricción de caudal 104 y la válvula de encendido y apagado 204 se conectan en serie entre la salida y la entrada del compresor 10 durante la operación de calentamiento. La válvula de encendido y apagado 204 se controla para abrirse y cerrarse durante la operación de calentamiento. La capacidad de calentamiento del acondicionador de aire 201 cuando la válvula de encendido y apagado 204 está en un estado abierto es menor que la capacidad de calentamiento del acondicionador de aire 201 cuando la válvula de encendido y apagado 204 está en un estado cerrado. Esto se debe a que una parte del refrigerante a alta temperatura y alta presión se desvía a lo largo de la trayectoria a través de la válvula de encendido y apagado 204, como se muestra en la fig. 6.

Con la configuración descrita anteriormente, se puede realizar la descongelación del intercambiador de calor exterior 40 sin interrumpir la operación de calentamiento. Además, abriendo la válvula de encendido y apagado 204, una parte del refrigerante a alta temperatura y alta presión se desvía sin pasar a través de los intercambiadores de calor y, por tanto, también se puede realizar la operación de calentamiento de baja capacidad.

Preferentemente, el acondicionador de aire 201 incluye además una válvula de cuatro vías 291. La válvula de cuatro vías 291 está configurada para, durante la operación de calentamiento, conectar la salida del compresor 10 al intercambiador de calor interior 20 y conectar la entrada del compresor 10 a la salida del compresor 10 con la válvula de encendido y apagado 204 y la parte de restricción de caudal 104 interpuestas. La válvula de cuatro vías 291 está configurada para, durante la operación de enfriamiento, conectar la salida del compresor 10 al puerto C con la válvula de encendido y apagado 204 interpuesta y conectar la entrada del compresor 10 al intercambiador de calor interior 20.

La trayectoria de flujo entre la válvula de encendido y apagado 204 y la parte de restricción de caudal 104 está conectada al puerto C.

La válvula de conmutación de trayectoria de flujo 202 está configurada de modo que el puerto B1, el puerto B2 y el puerto C se comunican entre sí y no se comunican con el puerto A durante la operación de enfriamiento.

Con la configuración descrita anteriormente, en el acondicionador de aire que puede realizar enfriamiento y calentamiento, se puede realizar la descongelación del intercambiador de calor exterior 40 sin interrumpir la operación de calentamiento, y también se puede realizar la operación de calentamiento de baja capacidad.

Preferentemente, la válvula de conmutación de trayectoria de flujo 202 incluye además el cilindro 460 y el cilindro 410. El cilindro 460 tiene un cuerpo de válvula 452 que se desliza en el mismo, estando configurado el cuerpo de válvula 452 para hacer que uno del puerto intermedio 411 y el puerto intermedio 412 se comunique con el puerto B1 y cierre el otro del puerto intermedio 411 y el puerto intermedio 412. El cilindro 410 tiene un cuerpo de válvula 402 que se desliza en el mismo. El cuerpo de válvula 402 se desliza para conmutar de este modo un estado de comunicación en la válvula de conmutación de trayectoria de flujo 202 entre el primer estado y el segundo estado. El primer estado es un estado en el que el puerto intermedio 411 se comunica con el puerto A y el puerto B2 y el puerto intermedio 412 se comunica con el puerto C. El segundo estado es un estado en el que el puerto intermedio 412 se comunica con el puerto B2 y el puerto C y el puerto intermedio 411 se comunica con el puerto A.

Con la configuración descrita anteriormente, incluso cuando se realiza la conmutación entre la operación de enfriamiento y la operación de calentamiento, el lado de alta presión y el lado de baja presión están fijos en la válvula de conmutación de trayectoria de flujo 202. Es posible implementar un mecanismo de conmutación usando las presiones alta y baja en las tuberías conectadas a la propia válvula de conmutación de trayectoria de flujo 202. Por lo tanto, es posible implementar una válvula de conmutación de trayectoria de flujo 202 compacta que tenga una baja pérdida de presión y no necesite suministrar la presión de accionamiento de cuerpo de válvula a la válvula de conmutación por otra tubería. Puesto que se puede implementar la válvula en el circuito que permite calentamiento continuo usando la presión de las tuberías conectadas a la propia válvula como fuente de accionamiento, se puede volver más fácil el enrutamiento de tubería del acondicionador de aire y se puede reducir el número de partes soldadas.

Se debe entender que el modo de realización divulgado en el presente documento es ilustrativo y no restrictivo en todos los aspectos. El alcance de la presente invención está definido por los términos de las reivindicaciones, en lugar de la descripción del modo de realización anterior, y pretende incluir cualquier modificación dentro del alcance y significado equivalente a los términos de las reivindicaciones.

Lista de signos de referencia

1, 201 aire acondicionado; 10 compresor; 20 intercambiador de calor interior; 30 válvula de expansión; 40 intercambiador de calor exterior; 40A, 40B parte de intercambio de calor; 52 sensor de presión; 54 sensor de temperatura; 90, 92, 94, 94A, 94B, 96, 97A, 97B, 98 a 101, 296 tubería; 91, 102A, 102B, 291 válvula de cuatro vías; 102 parte de conmutación de trayectoria de flujo; 104 parte de restricción de caudal; 202 válvula de conmutación de trayectoria de flujo; 204 válvula de encendido y apagado; 300 controlador; 402, 452 cuerpo de válvula; 404, 405, 454, 455 miembro divisorio; 406, 407, 456, 457 cámara; 410, 460 cilindro; 411, 412 puerto intermedio; 420, 470 válvula piloto; 421,471 parte de conmutación; 432 a 434, 482 a 484 tubería piloto; A, B1, B2, C, E, F, G, H puerto.

Claims

REIVINDICACIONES

Un acondicionador de aire (201) que comprende un compresor (10), un intercambiador de calor interior (20), una válvula de expansión (30) y un intercambiador de calor exterior (40), en el que el acondicionador de aire (201) está configurado de modo que el refrigerante circula a través del compresor (10), el intercambiador de calor interior (20), la válvula de expansión (30) y el intercambiador de calor exterior (40) en este orden durante la operación de calentamiento, comprendiendo el acondicionador de aire (201) una válvula de conmutación (202) proporcionada en una trayectoria de flujo entre el compresor (10) y el intercambiador de calor exterior (40),

el intercambiador de calor exterior (40) que incluye una primera parte de intercambio de calor (40A) y una segunda parte de intercambio de calor (40B), teniendo cada una de la primera parte de intercambio de calor (40A) y la segunda parte de intercambio de calor (40B) una trayectoria de flujo independiente, incluyendo la válvula de conmutación (202):

un primer puerto de conexión (A) conectado a una entrada del compresor (10);

un segundo puerto de conexión (B1) conectado a la primera parte de intercambio de calor; un tercer puerto de conexión (B2) conectado a la segunda parte de intercambio de calor; y un cuarto puerto de conexión (C) conectado a una salida del compresor (10),

la válvula de conmutación (202) está configurada de modo que:

durante una operación de enfriamiento, el segundo puerto de conexión (B1), el tercer puerto de conexión (B2) y el cuarto puerto de conexión (C) se comunican entre sí y no se comunican con el primer puerto de conexión (A),

durante la operación de calentamiento, el segundo puerto de conexión (B1), el tercer puerto de conexión (B2) y el primer puerto de conexión (A) se comunican entre sí,

y no comunicarse con el cuarto puerto de conexión (C),

durante la operación de descongelación de la primera parte de intercambio de calor (40A), el cuarto puerto de conexión (C) y el segundo puerto de conexión (B1) se comunican entre sí, y el tercer puerto de conexión (B2) y el primer puerto de conexión (A) se comunican entre sí, durante la operación de descongelación de la segunda parte de intercambio de calor (40B), el cuarto puerto de conexión (C) y el tercer puerto de conexión (B2) se comunican entre sí, y el segundo puerto de conexión (B1) y el primer puerto de conexión (A) se comunican entre sí, el acondicionador de aire (201) que comprende además

una parte de restricción de caudal (104) y una válvula de encendido y apagado (204) conectadas en serie entre la salida y la entrada del compresor (10) durante la operación de calentamiento, y una válvula de cuatro vías (291) configurada para, durante la operación de calentamiento, conectar la salida del compresor (10) al intercambiador de calor interior (20) y conectar la entrada del compresor (10) a la salida del compresor (10) con la válvula de encendido y apagado (204) y la parte de restricción de caudal (104) interpuestas, y configurada para, durante la operación de enfriamiento, conectar la salida del compresor (10) al cuarto puerto de conexión (C) con la válvula de encendido y apagado (204) interpuesta y conectar la entrada del compresor (10) al intercambiador de calor interior (20), en la que

una trayectoria de flujo (100) entre la válvula de encendido y apagado (204) y la parte de restricción de caudal (104) está conectado al cuarto puerto de conexión (C).

El acondicionador de aire de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además un controlador configurado para controlar que la válvula de encendido y apagado (204) se abra y se cierre durante la operación de calentamiento, y una capacidad de calentamiento del acondicionador de aire cuando la válvula de encendido y apagado (204) está en un estado abierto es menor que una capacidad de calentamiento del acondicionador de aire cuando la válvula de encendido y apagado (204) está en un estado cerrado.

El acondicionador de aire de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que la válvula de conmutación (202) incluye además:

un primer cilindro (460) que tiene un primer cuerpo de válvula (452) que se desliza en el mismo, estando configurado el primer cuerpo de válvula (452) para hacer que uno de un primer puerto intermedio (411) y un segundo puerto intermedio (412) se comunique con el segundo puerto de conexión (B1) y cierre el otro del primer puerto intermedio (411) y el segundo puerto intermedio (412); y

un segundo cilindro (410) que tiene un segundo cuerpo de válvula (402) que se desliza en el mismo, estando configurado el segundo cuerpo de válvula (402) para realizar la conmutación entre un primer estado y un segundo estado, siendo el primer estado un estado en el que el primer puerto intermedio (411) se comunica con el primer puerto de conexión (A) y el tercer puerto de conexión (B2) y el segundo puerto intermedio (412) se comunica con el cuarto puerto de conexión (C), siendo el segundo estado un estado en el que el segundo puerto intermedio (412) se comunica con el tercer puerto de conexión (B2) y el cuarto puerto de conexión (C) y el primer puerto intermedio (411) se comunica con el primer puerto de conexión (A).