ES2945687T3 - Acondicionador de aire - Google Patents

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Tomoyuki Haikawa
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Abstract

Existe el problema de que no se puede realizar la deshumidificación cuando la carga disminuye. El acondicionador de aire de la presente invención comprende un intercambiador de calor interior que tiene un intercambiador de calor auxiliar (20) y un intercambiador de calor principal (21) que está dispuesto en el lado aguas abajo del intercambiador de calor auxiliar (20). Durante la operación en un modo de operación de deshumidificación predeterminado, todo el refrigerante líquido suministrado al intercambiador de calor auxiliar (20) se evapora parcialmente a través del intercambiador de calor auxiliar (20). Como resultado, solo una parte del lado de aguas arriba del intercambiador de calor auxiliar (20) es una región de evaporación, y el área del lado de aguas abajo de la región de evaporación del intercambiador de calor auxiliar (20) es una región de sobrecalentamiento. Además, durante la operación de deshumidificación predeterminada, (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 configurado para realizar una operación de deshumidificación.
Antecedentes de la técnica
Hubo un acondicionador de aire convencional en el que: un intercambiador de calor auxiliar está dispuesto detrás de un intercambiador de calor principal; y un refrigerante se evapora solo en el intercambiador de calor auxiliar para realizar la deshumidificación localmente, de modo que la deshumidificación se pueda realizar incluso con una carga baja (incluso cuando el número de revoluciones de un compresor es pequeño), por ejemplo, cuando la diferencia entre la temperatura ambiente y un la temperatura establecida es lo suficientemente pequeña y, por lo tanto, la capacidad de enfriamiento requerida es pequeña. En este acondicionador de aire, una región de evaporación está limitada para estar dentro del intercambiador de calor auxiliar, y un sensor de temperatura está dispuesto aguas abajo de la región de evaporación, para controlar de manera que el grado de sobrecalentamiento sea constante.
Lista de citas
Bibliografía de patentes
Bibliografía de patentes 1: Publicación de patente japonesa no examinada No. 14727/1997 (Tokukaihei 09-14727) Bibliografía de patentes 2: GB 2268256 A, en el que se basa el preámbulo de la reivindicación 1.
Compendio de la invención
Problema técnico
Sin embargo, bajo el control de mantener constante el grado de sobrecalentamiento, la temperatura de evaporación debe reducirse cuando la carga es relativamente alta. Pero, si la temperatura de evaporación es demasiado baja, el intercambiador de calor puede congelarse. Además, la disminución de la temperatura de evaporación conduce a una disminución de la eficiencia del ciclo de refrigeración. Además, cuando la carga se vuelve extremadamente baja, por el contrario, se necesita un aumento en la temperatura de evaporación, lo que provoca el problema de que no se puede realizar la deshumidificación.
En vista de lo anterior, un objeto de la presente invención es proporcionar un acondicionador de aire que asegure que la deshumidificación se realiza con una carga baja incluso cuando la carga varía.
Solución al problema
Un acondicionador de aire según la invención se define en la reivindicación 1. Un método para realizar una operación de deshumidificación según la presente invención se define en la reivindicación 7.
En este acondicionador de aire, la extensión de la región de evaporación donde se evapora el refrigerante líquido varía según la carga en el intercambiador de calor interior y, por lo tanto, el volumen de aire que realmente pasa a través de la región de evaporación varía incluso cuando el volumen del aire que entra en la unidad interior es constante. Con esto, la deshumidificación se realiza con un pequeño cambio en la temperatura de evaporación, aunque la carga aumente/disminuya.
El acondicionador de aire según la invención como se define en la reivindicación 1 incluye además un medio de detección de temperatura de evaporación para detectar una temperatura de evaporación, y el compresor y la válvula de expansión se controlan basándose en la temperatura de evaporación.
En este acondicionador de aire, la extensión de la región de evaporación del intercambiador de calor interior cambia apropiadamente dependiendo de la carga.
El compresor y la válvula de expansión se controlan para que la temperatura de evaporación caiga dentro de un intervalo de temperatura predeterminado.
En este acondicionador de aire, la temperatura de evaporación se ajusta para caer dentro del intervalo en el que es posible la deshumidificación.
De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención, el acondicionador de aire incluye además un medio de detección de temperatura de sobrecalentamiento para detectar una temperatura de sobrecalentamiento.
En este acondicionador de aire, se detecta si la evaporación se completa en el intercambiador de calor interior.
De acuerdo con un tercer aspecto de la presente invención, en el acondicionador de aire, el intercambiador de calor interior incluye un intercambiador de calor auxiliar al que se suministra un refrigerante líquido en el modo de operación de deshumidificación predeterminado, y un intercambiador de calor principal dispuesto aguas abajo del intercambiador de calor auxiliar en el modo de operación de deshumidificación predeterminado.
De acuerdo con un cuarto aspecto de la presente invención, en el acondicionador de aire del tercer aspecto, el intercambiador de calor principal incluye un intercambiador de calor frontal dispuesto en un lado frontal de la unidad interior, y un intercambiador de calor trasero dispuesto en un lado trasero en la unidad interior y el intercambiador de calor auxiliar está dispuesto delante del intercambiador de calor frontal.
En este acondicionador de aire, es posible aumentar el tamaño del intercambiador de calor auxiliar, y esto permite aumentar el intervalo dentro del cual varía la región de evaporación del intercambiador de calor auxiliar.
Según un quinto aspecto de la presente invención, en el acondicionador de aire del cuarto aspecto de la presente invención, el número de filas de tubos que funcionan como región de evaporación en el intercambiador de calor auxiliar en el modo de operación de deshumidificación predeterminado no es inferior a una mitad del número total de filas de tubos del intercambiador de calor frontal.
En este acondicionador de aire, es posible aumentar suficientemente la extensión de la región de evaporación y, por lo tanto, se aborda suficientemente una variación en la carga. Esta estructura es eficaz especialmente bajo una carga elevada.
Según un sexto aspecto de la presente invención, el acondicionador de aire incluye, además: un ventilador interior configurado para suministrar flujo de aire al intercambiador de calor interior; y un medio de cambio para cambiar el número de revoluciones del ventilador interior.
En este acondicionador de aire, es posible cambiar la extensión de la región de evaporación del intercambiador de calor auxiliar dependiendo de la carga cambiando el volumen del aire suministrado al intercambiador de calor interior.
Efectos ventajosos de la invención
Como se ha descrito anteriormente, la presente invención proporciona los siguientes efectos ventajosos.
En el primer aspecto de la presente invención, la extensión de la región de evaporación donde se evapora el refrigerante líquido varía dependiendo de la carga en el intercambiador de calor interior y, por lo tanto, el volumen del aire que realmente pasa a través de la región de evaporación varía incluso cuando el volumen del aire que entra en la unidad interior es constante. con esto se realiza la deshumidificación con un pequeño cambio en la temperatura de evaporación, aunque la carga se aumente/disminuya.
En el segundo aspecto de la presente invención, la extensión de la región de evaporación del intercambiador de calor interior se cambia apropiadamente dependiendo de la carga.
En el tercer aspecto de la presente invención, la temperatura de evaporación se ajusta para caer dentro del intervalo en el que es posible la deshumidificación.
En el cuarto aspecto de la presente invención, se detecta si se completa la evaporación en el intercambiador de calor interior.
En el sexto aspecto de la presente invención, es posible aumentar el tamaño del intercambiador de calor auxiliar, y esto permite aumentar el intervalo dentro del cual varía la región de evaporación del intercambiador de calor auxiliar.
En el séptimo aspecto de la presente invención, es posible aumentar suficientemente la extensión de la región de evaporación y, por lo tanto, se aborda suficientemente una variación en la carga. Esta estructura es eficaz especialmente bajo una carga elevada.
En el octavo aspecto de la presente invención, es posible cambiar la extensión de la región de evaporación del intercambiador de calor auxiliar dependiendo de la carga cambiando el volumen del aire suministrado al intercambiador de calor interior.
Breve descripción de los dibujos
[FIG. 1] La FIG. 1 es un diagrama de circuito que muestra un circuito refrigerante de un acondicionador de aire de una realización de la presente invención.
[FIG. 2] La FIG. 2 es una sección transversal esquemática de una unidad interior del acondicionador de aire de la realización de la presente invención.
[FIG. 3] La FIG. 3 es un diagrama que ilustra la estructura de un intercambiador de calor interior.
[FIG. 4] La FIG. 4 es un diagrama que ilustra una unidad de control del acondicionador de aire de la realización de la presente invención.
[FIG. 5] La FIG. 5 es un gráfico que muestra, a modo de ejemplo, cómo cambia el caudal cuando cambia el grado de apertura de una válvula de expansión.
[FIG. 6] La FIG. 6 es un diagrama de flujo que ilustra el control en una operación en un modo de operación de deshumidificación.
Descripción de realizaciones
A continuación, se describe un acondicionador 1 de aire de una realización de la presente invención.
<Estructura general del acondicionador 1 de aire>
Como se muestra en la FIG. 1, el acondicionador 1 de aire de esta realización incluye: una unidad 2 interior instalada dentro de una habitación; y una unidad 3 exterior instalada fuera de la habitación. El acondicionador 1 de aire incluye además un circuito refrigerante en el que están conectados entre sí un compresor 10, una válvula 11 de cuatro vías, un intercambiador 12 de calor exterior, una válvula 13 de expansión y un intercambiador 14 de calor interior. En el circuito refrigerante, el intercambiador 12 de calor exterior está conectado a un puerto de descarga del compresor 10 a través de la válvula 11 de cuatro vías, y la válvula 13 de expansión está conectada al intercambiador 12 de calor exterior. Además, un extremo del intercambiador 14 de calor interior está conectado a la válvula 13 de expansión, y el otro extremo del intercambiador 14 de calor interior está conectado a un puerto de entrada del compresor 10 a través de la válvula 11 de cuatro vías. El intercambiador 14 de calor interior incluye un intercambiador 20 de calor auxiliar y un intercambiador 21 de calor principal.
En el acondicionador 1 de aire, son posibles las operaciones en un modo de operación de enfriamiento, en un modo de operación de deshumidificación predeterminado y en un modo de operación de calefacción. Usando un control remoto, son posibles diversas operaciones: seleccionar uno de los modos de operación para iniciar la operación, cambiar el modo de operación, detener la operación y similares. Además, usando el control remoto, es posible ajustar la temperatura interior y cambiar el volumen de aire de la unidad 2 interior cambiando el número de revoluciones de un ventilador interior.
Como se indica con flechas sólidas en la figura, en el modo de operación de enfriamiento y en el modo de operación de deshumidificación predeterminado, se forman respectivamente un ciclo de enfriamiento y un ciclo de deshumidificación, en cada uno de los cuales: fluye un refrigerante descargado del compresor 10, de la válvula 11 de cuatro vías, a través del intercambiador 12 de calor exterior, la válvula 13 de expansión y el intercambiador 20 de calor auxiliar, al intercambiador 21 de calor principal en orden; y el refrigerante que ha pasado por el intercambiador 21 de calor principal regresa al compresor 10 a través de la válvula 11 de cuatro vías. Es decir, el intercambiador 12 de calor exterior funciona como un condensador, y el intercambiador 14 de calor interior (el intercambiador 20 de calor auxiliar y el intercambiador 21 de calor principal) funciona como un evaporador.
Mientras tanto, en el modo de operación de calefacción, se cambia el estado de la válvula 11 de cuatro vías para formar un ciclo de calefacción en el que: el refrigerante descargado del compresor 10 fluye, desde la válvula 11 de cuatro vías, a través del intercambiador 21 de calor principal, el intercambiador 20 de calor auxiliar y la válvula 13 de expansión, al intercambiador 12 de calor exterior en orden; y el refrigerante que ha pasado a través del intercambiador 12 de calor exterior regresa al compresor 10 a través de la válvula 11 de cuatro vías, como se indica con flechas discontinuas en la figura. Es decir, el intercambiador 14 de calor interior (el intercambiador 20 de calor auxiliar y el intercambiador 21 de calor principal) funciona como el condensador, y el intercambiador 12 de calor exterior funciona como el evaporador.
La unidad 2 interior tiene, en su superficie superior, una entrada 2a de aire a través de la cual se toma el aire interior. La unidad 2 interior tiene, además, en una parte inferior de su superficie frontal, una salida 2b de aire a través de la cual sale aire para el acondicionador de aire. Dentro de la unidad 2 interior, se forma una trayectoria de flujo de aire desde la entrada 2a de aire hasta la salida 2b de aire. En la trayectoria del flujo de aire, se disponen el intercambiador 14 de calor interior y un ventilador 16 interior de flujo cruzado. Por lo tanto, cuando el ventilador 16 interior gira, el aire interior entra en la unidad 1 interior a través de la entrada 2a de aire. En una parte frontal de la unidad 2 interior, el aire que entra a través de la entrada 2a de aire fluye a través del intercambiador 20 de calor auxiliar y el intercambiador 21 de calor principal hacia el ventilador 16 interior. Mientras tanto, en una parte trasera de la unidad 2 interior, el aire que entra a través de la entrada 2a de aire fluye a través del intercambiador 21 de calor principal hacia el ventilador 16 interior.
Como se describió anteriormente, el intercambiador 14 de calor interior incluye: el intercambiador 20 de calor auxiliar; y el intercambiador 21 de calor principal situado aguas abajo del intercambiador 20 de calor auxiliar en una operación en el modo de operación de enfriamiento o en el modo de operación de deshumidificación predeterminado. El intercambiador 21 de calor principal incluye: un intercambiador 21a de calor frontal dispuesto en un lado frontal de la unidad 2 interior; y un intercambiador 21b de calor trasero dispuesto en un lado trasero de la unidad 2 interior. Los intercambiadores 21a y 21b de calor están dispuestos en forma de V contraria alrededor del ventilador 16 interior.
Además, el intercambiador 20 de calor auxiliar está dispuesto delante del intercambiador 21a de calor frontal. Cada uno del intercambiador 20 de calor auxiliar y el intercambiador 21 de calor principal (el intercambiador 21a de calor frontal y el intercambiador 21b de calor trasero) incluye tuberías de intercambiador de calor y una pluralidad de aletas.
En el modo de operación de enfriamiento y en el modo de operación de deshumidificación predeterminado, se suministra un refrigerante líquido a través de una entrada 17a de líquido provista en las proximidades de un extremo inferior del intercambiador 20 de calor auxiliar, y el refrigerante líquido así suministrado fluye hacia un extremo superior del intercambiador 20 de calor auxiliar, como se muestra en la FIG. 3. Después, el refrigerante se descarga a través de una salida 17b provista en las proximidades del extremo superior del intercambiador 20 de calor auxiliar, y después fluye a una sección 18a de ramificación. El refrigerante se divide en la sección 18a de ramificación en ramificaciones, que se suministran respectivamente, a través de tres entradas 17c del intercambiador 21 de calor principal, a una parte inferior y una parte superior del intercambiador 21a de calor frontal y al intercambiador 21b de calor trasero. Después, el refrigerante ramificado se descarga a través de las salidas 17d, para unirse en una sección 18b de unión. En el modo de operación de calefacción, el refrigerante fluye en dirección inversa a la dirección anterior.
Cuando el acondicionador 1 de aire funciona en el modo de operación de deshumidificación predeterminado, el refrigerante líquido suministrado a través de la entrada 17a de líquido del intercambiador 20 de calor auxiliar se evapora a la mitad del intercambiador 20 de calor auxiliar, es decir, antes de llegar a la salida. Por lo tanto, solo un área parcial en las proximidades de la entrada 17a de líquido del intercambiador 20 de calor auxiliar es una región de evaporación donde se evapora el refrigerante líquido. En consecuencia, en la operación en el modo de operación de deshumidificación predeterminado, solo el área parcial aguas arriba en el intercambiador 20 de calor auxiliar es la región de evaporación, mientras que (i) el área aguas abajo de la región de evaporación en el intercambiador 20 de calor auxiliar y (ii) el cada intercambiador 21 de calor principal funciona como una región de sobrecalentamiento, en el intercambiador 14 de calor interior.
Además, el refrigerante que ha fluido a través de la región de sobrecalentamiento en la proximidad del extremo superior del intercambiador 20 de calor auxiliar fluye a través de la parte inferior del intercambiador 21a de calor frontal dispuesto a sotavento de una parte inferior del intercambiador 20 de calor auxiliar. Por lo tanto, entre el aire que entra a través de la entrada 2a de aire, habiendo sido enfriado el aire en la región de evaporación del intercambiador 20 de calor auxiliar, es calentado por el intercambiador 21a de calor frontal, y después expulsado por la salida 2b de aire. Mientras tanto, entre el aire que entra a través de la entrada 2a de aire, el aire que fluye a través de la región de sobrecalentamiento del intercambiador 20 de calor auxiliar y a través del intercambiador 21a de calor frontal, y el aire que fluye a través del intercambiador 21b de calor trasero son expulsados de la salida 2b a una temperatura sustancialmente igual a la temperatura interior.
En el acondicionador 1 de aire, un sensor 30 de temperatura de evaporación está conectado a la unidad 3 exterior, como se muestra en la FIG. 1. El sensor 30 de temperatura de evaporación está configurado para detectar una temperatura de evaporación y está dispuesto aguas abajo de la válvula 13 de expansión en el circuito refrigerante. Además, a la unidad 2 interior se adjuntan: un sensor 31 de temperatura interior configurado para detectar la temperatura interior (la temperatura del aire que entra a través de la entrada 2a de aire de la unidad 2 interior); y un sensor 32 de temperatura del intercambiador de calor interior configurado para detectar si la evaporación del refrigerante líquido se completa en el intercambiador 20 de calor auxiliar.
Como se muestra en la FIG. 3, el sensor 32 de temperatura del intercambiador de calor interior está dispuesto cerca del extremo superior del intercambiador 20 de calor auxiliar y a sotavento del intercambiador 20 de calor auxiliar. Además, en la región de sobrecalentamiento cerca del extremo superior del intercambiador 20 de calor auxiliar, el aire que entra por la entrada 2a de aire apenas se enfría. Por lo tanto, cuando la temperatura detectada por el sensor 32 de temperatura del intercambiador de calor interior es sustancialmente la misma que la temperatura interior detectada por el sensor 31 de temperatura interior, se indica que la evaporación se completa a mitad de camino en el intercambiador 20 de calor auxiliar, y que el área en la proximidad del extremo superior del intercambiador 20 de calor auxiliar es la región de sobrecalentamiento. Además, el sensor 32 de temperatura del intercambiador de calor interior se proporciona a un tubo de transferencia de calor en una parte media del intercambiador 14 de calor interior. Por lo tanto, en las proximidades de la parte media del intercambiador 14 de calor interior, se detecta la temperatura de condensación en la operación de calefacción y la temperatura de evaporación en la operación de enfriamiento.
Como se muestra en la FIG. 4, la unidad de control del acondicionador 1 de aire está conectada con: el compresor 10; la válvula 11 de cuatro vías; la válvula 13 de expansión; un motor 16a para accionar el ventilador 16 interior; el sensor 30 de temperatura de evaporación; el sensor 31 de temperatura interior; y el sensor 32 de temperatura del intercambiador de calor interior. Por lo tanto, la unidad de control controla la operación del acondicionador 1 de aire en base a: un comando desde el control remoto (para el inicio de la operación, para el ajuste de la temperatura interior, o similar); la temperatura de evaporación detectada por el sensor 30 de temperatura de evaporación; la temperatura interior detectada por el sensor 31 de temperatura interior (la temperatura del aire de admisión); y una temperatura media del intercambiador de calor detectada por el sensor 32 de temperatura del intercambiador de calor interior.
Además, en el acondicionador 1 de aire, el intercambiador 20 de calor auxiliar incluye la región de evaporación donde se evapora el refrigerante líquido y la región de sobrecalentamiento aguas abajo de la región de evaporación en el modo de operación de deshumidificación predeterminado. El compresor 10 y la válvula 13 de expansión se controlan de manera que la extensión de la región de evaporación varía dependiendo de la carga. Aquí, "la extensión varía según la carga" significa que la extensión varía según la cantidad de calor suministrado a la región de evaporación, y la cantidad de calor está determinada, por ejemplo, por la temperatura interior (la temperatura del aire de admisión) y un volumen de aire interior. Además, la carga corresponde a una capacidad de deshumidificación requerida (capacidad de enfriamiento requerida), y la carga se determina teniendo en cuenta, por ejemplo, la diferencia entre la temperatura interior y la temperatura establecida.
El compresor 10 se controla en base a la diferencia entre la temperatura interior y la temperatura establecida. Cuando la diferencia entre la temperatura interior y la temperatura establecida es grande, la carga es alta y, por lo tanto, el compresor 10 se controla para que aumente su frecuencia. Cuando la diferencia entre la temperatura interior y la temperatura establecida es pequeña, la carga es baja y, por lo tanto, el compresor 10 se controla para que su frecuencia disminuya.
La válvula 13 de expansión se controla en función de la temperatura de evaporación detectada por el sensor 30 de temperatura de evaporación. Mientras que la frecuencia del compresor 10 se controla como se describe anteriormente, la válvula 13 de expansión se controla para que la temperatura de evaporación caiga dentro de un intervalo de temperatura predeterminado (10 a 14 grados Celsius) cerca de una temperatura de evaporación objetivo (12 grados Celsius). Es preferible que el intervalo de temperatura de evaporación predeterminado sea constante, independientemente de la frecuencia del compresor 10. Sin embargo, el intervalo predeterminado puede cambiar ligeramente con el cambio de frecuencia siempre que el intervalo predeterminado sea sustancialmente constante.
Por lo tanto, el compresor 10 y la válvula 13 de expansión se controlan dependiendo de la carga en el modo de operación de deshumidificación predeterminado y, por lo tanto, cambian la extensión de la región de evaporación del intercambiador 20 de calor auxiliar y hacen que la temperatura de evaporación caiga dentro del intervalo de temperatura predeterminada.
En el acondicionador 1 de aire, cada uno del intercambiador 20 de calor auxiliar y el intercambiador 21a de calor frontal tiene doce filas de tubos de transferencia de calor. Cuando el número de filas de los tubos que funcionan como región de evaporación en el intercambiador 20 de calor auxiliar en el modo de operación de deshumidificación predeterminado no es inferior a la mitad del número total de filas de los tubos del intercambiador 21a de calor frontal, es posible para aumentar suficientemente la extensión de la región de evaporación del intercambiador de calor auxiliar y, por lo tanto, se aborda suficientemente una variación en la carga. Esta estructura es eficaz especialmente bajo una carga elevada.
La FIG. 5 es un gráfico que muestra cómo cambia el caudal cuando se cambia el grado de apertura de la válvula 13 de expansión. El grado de apertura de la válvula 13 de expansión cambia continuamente con el número de impulsos de activación que se introducen en la válvula 13 de expansión. A medida que disminuye el grado de apertura, disminuye el caudal del refrigerante que fluye a través de la válvula 13 de expansión. La válvula 13 de expansión está completamente cerrada cuando el grado de apertura es t0. En el intervalo de los grados de apertura t0 a t1, el caudal aumenta en un primer gradiente a medida que aumenta el grado de apertura. En el intervalo de los grados de apertura t1 a t2, el caudal aumenta en un segundo gradiente a medida que aumenta el grado de apertura. Tenga en cuenta que el primer gradiente es más grande que el segundo gradiente.
Con referencia a la FIG. 6, se dará una descripción para el control en una operación en el modo de operación de deshumidificación predeterminado en el acondicionador 1 de aire.
Primero, cuando se realiza una operación para iniciar la operación de deshumidificación en el control remoto (etapa S1), se determina si la frecuencia del compresor es inferior a la frecuencia límite superior y si la temperatura media del intercambiador de calor es superior a la temperatura de deshumidificación límite, y por lo tanto se determina si la deshumidificación es imposible en la operación de enfriamiento debido a una carga baja (etapa S2). En la etapa S2, se determina si la deshumidificación es imposible en la operación de enfriamiento debido a una carga baja ya que la frecuencia del compresor es menor que la frecuencia límite superior en el modo de operación de deshumidificación. Sin embargo, aunque la frecuencia del compresor sea inferior a la frecuencia límite superior, la deshumidificación es posible cuando la temperatura de evaporación es baja. Por lo tanto, cuando la temperatura de evaporación es inferior al límite de temperatura de deshumidificación, no se determina que la deshumidificación sea imposible en la operación de enfriamiento debido a una carga baja. En consecuencia, en la etapa S2, se determina que la deshumidificación es imposible en la operación de enfriamiento cuando la carga es baja y la temperatura de evaporación es superior al límite de temperatura de deshumidificación.
A continuación, cuando se determina que la frecuencia del compresor es menor que la frecuencia límite superior y la temperatura media del intercambiador de calor es superior al límite de temperatura de deshumidificación (etapa S2: SÍ), la deshumidificación es imposible en la operación de enfriamiento debido a una baja carga. Por lo tanto, el grado de apertura de la válvula disminuye rápidamente y, a continuación, se inicia la operación de deshumidificación (etapa S3). Después, se inicia la operación de deshumidificación en la que: el refrigerante líquido suministrado a través de la entrada 17a de líquido del intercambiador 20 de calor auxiliar se evapora en su totalidad a la mitad del intercambiador 20 de calor auxiliar; y por lo tanto sólo un área parcial en la proximidad de la entrada 17a de líquido del intercambiador 20 de calor auxiliar funciona como la región de evaporación.
Una vez iniciada la operación de deshumidificación, se determina si la temperatura de evaporación detectada por el sensor 30 de temperatura de evaporación es inferior a un límite inferior, para determinar si la temperatura de evaporación es demasiado baja. (etapa S4). Cuando la temperatura de evaporación es inferior al límite inferior (límite inferior para evitar el cierre de la válvula 13 de expansión), se indica que la válvula 13 de expansión está casi cerrada. Por lo tanto, en la etapa S4, se determina si la válvula 13 de expansión está casi cerrada, para determinar si es necesario aumentar el grado de apertura de la válvula.
A continuación, cuando se determina que la temperatura de evaporación es inferior al límite inferior (la válvula 13 de expansión está casi cerrada) (etapa S4: SÍ), se determina si la temperatura media del intercambiador de calor (la temperatura del aire en las proximidades del extremo superior del intercambiador 20 de calor auxiliar y a sotavento del intercambiador 20 de calor auxiliar) es mayor que la temperatura interior, para así determinar si la evaporación se completa en el intercambiador 20 de calor auxiliar (etapa S5). Cuando el área en la proximidad al extremo superior del intercambiador 20 de calor auxiliar es la región de sobrecalentamiento, el aire que entra a través de la entrada 2a de aire apenas se enfría en el área en la proximidad al extremo superior del intercambiador 20 de calor auxiliar, y por lo tanto, la temperatura media del intercambiador de calor detectada por el sensor 32 de temperatura del intercambiador de calor interior es cercana o superior a la temperatura interior detectada por el sensor 31 de temperatura interior. En consecuencia, en la etapa S5, cuando la temperatura media del intercambiador de calor es igual o más alta que una temperatura obtenida al restar una cantidad de corrección de la temperatura interior, se determina que la temperatura del aire en la proximidad del extremo superior del intercambiador 20 de calor auxiliar y a sotavento del intercambiador 20 de calor auxiliar es más alta que la temperatura interior , y se determina que el área en la proximidad del extremo superior del intercambiador 20 de calor auxiliar es la región de sobrecalentamiento y, por lo tanto, la evaporación se completa en el intercambiador 20 de calor auxiliar.
Cuando la temperatura media del intercambiador de calor (la temperatura del aire en las proximidades del extremo superior del intercambiador 20 de calor auxiliar y a sotavento del intercambiador 20 de calor auxiliar) es inferior a la temperatura interior (etapa S5: NO), el grado de apertura de la válvula aumenta rápidamente, aunque la evaporación no se completa dentro del intercambiador 20 de calor auxiliar (etapa S6). Después, la operación de enfriamiento comienza en el estado en el que el refrigerante líquido suministrado a través de la entrada 17a de líquido del intercambiador 20 de calor auxiliar fluye hacia el intercambiador 21 de calor principal (etapa S7).
Por otro lado, cuando la temperatura media del intercambiador de calor (la temperatura del aire en la proximidad del extremo superior del intercambiador 20 de calor auxiliar y a sotavento del intercambiador 20 de calor auxiliar) es mayor que la temperatura interior (etapa S5: SÍ), la evaporación se completa dentro del intercambiador 20 de calor auxiliar y el intercambiador 20 de calor auxiliar tiene la región de evaporación y la región de sobrecalentamiento. En este estado, el grado de apertura de la válvula aumenta significativamente (etapa S8). Posteriormente, se cambia la frecuencia del compresor para que la temperatura interior se acerque a la temperatura establecida (etapa S9). Entonces, se determina si la frecuencia del compresor es inferior a la frecuencia límite superior (etapa S10). Cuando la frecuencia del compresor es igual o superior a la frecuencia límite superior (etapa S10: NO), es posible la deshumidificación en la operación de enfriamiento y, por lo tanto, se inicia la operación de enfriamiento (etapa S7). Cuando la frecuencia del compresor es inferior a la frecuencia límite superior (etapa S10: SÍ), la rutina continúa a la etapa S4 mientras se mantiene la operación de deshumidificación.
Cuando en la etapa S2 se determina que la frecuencia del compresor es igual o superior a la frecuencia límite superior, o que la temperatura media del intercambiador es igual o inferior a la temperatura límite de deshumidificación (etapa S2: NO), la deshumidificación es posible en la operación de enfriamiento y, por lo tanto, se inicia la operación de enfriamiento (etapa S7).
Cuando, en el etapa S4, la temperatura de evaporación detectada por el sensor 30 de temperatura de evaporación es igual o superior al límite inferior (etapa S4: NO), se determina si la temperatura media del intercambiador de calor (la temperatura del aire en las proximidades del extremo superior del intercambiador 20 de calor auxiliar y a sotavento del intercambiador 20 de calor auxiliar) es más alta que la temperatura interior, para así determinar si la evaporación se completa dentro del intercambiador 20 de calor auxiliar (etapa S11).
Cuando la temperatura media del intercambiador de calor (la temperatura del aire en la proximidad del extremo superior del intercambiador 20 de cajor auxiliar y a sotavento del intercambiador 20 de calor auxiliar) es más alta que la temperatura interior (etapa S11: SÍ), la evaporación se completa dentro del intercambiador 20 de calor auxiliar, y el intercambiador 20 de calor auxiliar tiene la región de evaporación y la región de sobrecalentamiento. A continuación, se determina si la temperatura de evaporación cae dentro del intervalo de temperatura predeterminado cercano a la temperatura de evaporación objetivo (etapa S12). Así, en la etapa S12, se determina si es necesario cambiar el grado de apertura de la válvula para que la temperatura de evaporación detectada por el sensor 30 de temperatura de evaporación caiga dentro del intervalo de temperatura predeterminado cercano a la temperatura de evaporación objetivo.
Cuando, en la etapa S12, la temperatura de evaporación cae dentro del intervalo de temperatura predeterminado cercano a la temperatura de evaporación objetivo (etapa S12: SÍ), no hay necesidad de cambiar el grado de apertura de la válvula y, por lo tanto, la rutina continúa con la etapa S9.
Por otro lado, cuando la temperatura de evaporación no cae dentro del intervalo de temperatura predeterminado cercano a la temperatura de evaporación objetivo (etapa S12: NO), se determina si la temperatura de evaporación es inferior a la temperatura de evaporación objetivo (etapa S13). Cuando la temperatura de evaporación es inferior a la temperatura de evaporación objetivo (etapa S13: SÍ), el grado de apertura de la válvula aumenta ligeramente para que la temperatura de evaporación se acerque más a la temperatura de evaporación objetivo (etapa S14). Cuando la temperatura de evaporación es más alta que la temperatura de evaporación objetivo (etapa S13: NO), el grado de apertura de la válvula disminuye ligeramente para que la temperatura de evaporación se acerque más a la temperatura de evaporación objetivo (etapa S15). Entonces, la rutina continúa a la etapa S9.
Cuando, en la etapa S11, la temperatura media del intercambiador de calor (la temperatura del aire en las proximidades del extremo superior del intercambiador 20 de calor auxiliar y a sotavento del intercambiador 20 de calor auxiliar) es igual o inferior a la temperatura interior (etapa S11: NO), la evaporación no se completa dentro del intercambiador 20 de calor auxiliar y, por lo tanto, el grado de apertura de la válvula se cierra significativamente (etapa S16). Entonces, la rutina continúa a la etapa S9.
Así, en el acondicionador 1 de aire, se realiza el control de manera que la extensión de la región de evaporación del intercambiador 20 de calor auxiliar varía en el modo de operación de deshumidificación predeterminado. Por ejemplo, cuando la carga aumenta en el modo de operación de deshumidificación predeterminado con la condición de que la extensión de la región de evaporación del intercambiador 20 de calor auxiliar sea de un tamaño predeterminado, la frecuencia del compresor 10 aumenta y el grado de apertura de la válvula 13 de expansión se cambia para aumentar. Como resultado, la extensión de la región de evaporación del intercambiador 20 de calor auxiliar se vuelve mayor que la del tamaño predeterminado, y esto aumenta el volumen del aire que realmente pasa a través de la región de evaporación incluso cuando el volumen del aire que entra al interior la unidad 2 es constante.
Mientras tanto, cuando la carga disminuye en el modo de operación de deshumidificación predeterminado con la condición de que la extensión de la región de evaporación del intercambiador 20 de calor auxiliar sea del tamaño predeterminado, la frecuencia del compresor 10 disminuye y el grado de apertura de la válvula 13 de expansión se cambia para. Por lo tanto, la extensión de la región de evaporación del intercambiador 20 de calor auxiliar se vuelve más pequeña que la del tamaño predeterminado, y esto disminuye el volumen del aire que realmente pasa a través de la región de evaporación incluso cuando el volumen del aire que entra en la unidad 2 interior es constante
Características del acondicionador de aire de esta realización>
En el acondicionador 1 de aire de esta realización, la extensión de la región de evaporación en la que se evapora el refrigerante líquido varía en el intercambiador 20 de calor auxiliar y, por lo tanto, el volumen del aire que realmente pasa a través de la región de evaporación varía incluso cuando el volumen del aire que entra en la unidad 2 interior es constante. Esto hace posible continuar la deshumidificación bajo una amplia gama de cargas, sin disminuir excesivamente la temperatura de evaporación para completar la evaporación dentro del intercambiador 20 de calor auxiliar cuando la carga es alta y empeorando así el COP (coeficiente de rendimiento). Además, no hay necesidad de disminuir extremadamente la temperatura de evaporación y, por lo tanto, se evita la congelación, lo que elimina la necesidad de la operación de descongelación. Además, la deshumidificación es posible incluso cuando se aumenta el volumen del aire y, por lo tanto, la deshumidificación se realiza mientras se enfría uniformemente toda la habitación, incluso con poca carga, para eliminar la sensación incómoda de aire húmedo y caliente.
Además, en el acondicionador 1 de aire de esta realización, el compresor 10 y la válvula 13 de expansión se controlan para que la temperatura de evaporación caiga dentro del intervalo de temperatura predeterminado. Por lo tanto, la extensión de la región de evaporación del intercambiador 20 de calor auxiliar se cambia apropiadamente dependiendo de la carga, y la temperatura de evaporación se ajusta para caer dentro del intervalo en el que es posible la deshumidificación.
Además, en el acondicionador 1 de aire de esta realización, la temperatura del aire a sotavento de la región de sobrecalentamiento del intercambiador 20 de calor auxiliar es detectada por el sensor 32 de temperatura del intercambiador de calor interior y, por lo tanto, se detecta si la evaporación se completa en el intercambiador 20 de calor auxiliar.
Además, en el acondicionador 1 de aire de esta realización, el intercambiador 21 de calor principal incluye el intercambiador 21a de calor frontal dispuesto en el lado frontal de la unidad 2 interior, y el intercambiador 21 b de calor trasero dispuesto en el lado trasero de la unidad 2 interior, y el intercambiador 20 de calor auxiliar está dispuesto delante del intercambiador 21a de calor frontal. Esto hace posible aumentar el tamaño del intercambiador 20 de calor auxiliar y esto permite aumentar el intervalo dentro del cual varía la región de evaporación del intercambiador 20 de calor auxiliar.
Además, en el acondicionador 1 de aire de esta realización, el número de revoluciones del ventilador 16 interior se puede cambiar. Por lo tanto, es posible cambiar la extensión de la región de evaporación del intercambiador 20 de calor auxiliar dependiendo de la carga cambiando el volumen del aire suministrado al intercambiador 14 de calor interior.
Aunque la realización de la presente invención se ha descrito basándose en las figuras, el alcance de la invención no se limita a la realización descrita anteriormente. El alcance de la presente invención está definido por las reivindicaciones adjuntas en lugar de la descripción anterior de la realización, y se pueden realizar diversos cambios y modificaciones en este documento sin apartarse del alcance de la invención.
En la realización descrita anteriormente, el intercambiador de calor auxiliar y el intercambiador de calor principal se pueden formar en una sola unidad. En este caso, el intercambiador de calor interior se forma como una sola unidad, y se proporciona una primera parte correspondiente al intercambiador de calor auxiliar en el lado más a barlovento del intercambiador de calor interior, y se proporciona una segunda parte correspondiente al intercambiador de calor principal a sotavento de la primera porción.
Además, la realización descrita anteriormente trata del acondicionador de aire configurado para funcionar en el modo de operación de enfriamiento, en el modo de operación de deshumidificación predeterminado y en el modo de operación de calefacción. Sin embargo, la presente invención puede aplicarse a un acondicionador de aire configurado para realizar una operación de deshumidificación en un modo de operación de deshumidificación distinto del modo de operación de deshumidificación predeterminado, además de la operación de deshumidificación en el modo de operación de deshumidificación predeterminado.
Aplicabilidad Industrial
La presente invención asegura que la deshumidificación se realice bajo una carga baja incluso cuando la carga varía.
Lista de señales de referencia
1 acondicionador de aire
2 unidad interior
3 unidad exterior
10 compresor
12 intercambiador de calor exterior
13 válvula de expansión
14 intercambiador de calor interior
16 ventilador interior
20 intercambiador de calor auxiliar
21 intercambiador de calor principal

Claims (7)

REIVINDICACIONES
1. Un acondicionador (1) de aire, que comprende
un circuito refrigerante en el que están conectados entre sí un compresor (10), un intercambiador (12) de calor exterior, una válvula (13) de expansión y un intercambiador (14) de calor interior;
una unidad de control; y
un medio (30) de detección de la temperatura de evaporación para detectar una temperatura de evaporación, en donde:
en un modo de operación de deshumidificación predeterminado, el intercambiador (14) de calor interior está estructurado para incluir una parte donde un refrigerante líquido suministrado a una entrada (17a) de líquido fluye hacia un extremo superior del intercambiador (14) de calor interior, el intercambiador (14) de calor interior incluye: (i) una región de evaporación donde se evapora el refrigerante líquido; y (ii) una región de sobrecalentamiento aguas abajo de la región de evaporación, y el compresor (10) y la válvula (13) de expansión son controlados por la unidad de control de modo que la temperatura de evaporación detectada por los medios (30) de detección de temperatura de evaporación cae dentro de un intervalo de temperatura predeterminado;
caracterizado por que la unidad de control está configurada de tal manera que:
cuando una carga aumenta, la frecuencia del compresor (10) aumenta y el grado de apertura de la válvula (13) de expansión aumenta y, por lo tanto, la extensión de la región de evaporación varía para aumentar dentro de la parte donde el refrigerante fluye desde entrada (17a) de líquido del intercambiador (14) de calor interior hacia el extremo superior del intercambiador (14) de calor interior; y
cuando la carga disminuye, la frecuencia del compresor (10) disminuye y el grado de apertura de la válvula (13) de expansión disminuye y, por lo tanto, la extensión de la región de evaporación varía para disminuir dentro de la parte donde el refrigerante fluye desde la entrada (17a) de líquido del intercambiador (14) de calor interior hacia el extremo superior del intercambiador (14) de calor interior.
2. El acondicionador (1) de aire según la reivindicación 1, que comprende además un medio (32) de detección de temperatura de sobrecalentamiento para detectar una temperatura de sobrecalentamiento.
3. El acondicionador de aire según la reivindicación 1 o 2, en donde el intercambiador de calor interior incluye: un intercambiador (20) de calor auxiliar al que se le suministra un refrigerante líquido en el modo de operación de deshumidificación predeterminado;
y un intercambiador (21) de calor principal dispuesto aguas abajo del intercambiador (20) de calor auxiliar en el modo de operación de deshumidificación predeterminado.
4. El acondicionador de aire según la reivindicación 3, en donde:
el intercambiador (21) de calor principal incluye un intercambiador (21 a) de calor frontal dispuesto en el lado frontal de la unidad interior y un intercambiador (21b) de calor trasero dispuesto en el lado trasero de la unidad (2) interior; y el intercambiador (20) de calor auxiliar está dispuesto delante del intercambiador (21 a) de calor frontal.
5. El acondicionador de aire según la reivindicación 4, en donde el número de filas de tubos que funcionan como la región de evaporación en el intercambiador (20) de calor auxiliar en el modo de operación de deshumidificación predeterminado no es inferior a la mitad del número total de filas de tubos del intercambiador (21 a) de calor frontal.
6. El acondicionador de aire según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende, además:
un ventilador (16) interior configurado para suministrar flujo de aire al intercambiador (14) de calor interior; y un medio de cambio para cambiar el número de revoluciones del ventilador (16) interior.
7. Un método para realizar una operación de deshumidificación que incluye:
proporcionar un acondicionador (1) de aire que comprende un circuito refrigerante en el que un compresor (10), un intercambiador (12) de calor exterior, una válvula (13) de expansión y un intercambiador (14) de calor interior están conectados entre sí, el acondicionador de aire que comprende además un medio (30) de detección de la temperatura de evaporación para detectar una temperatura de evaporación, en donde:
en un modo de operación de deshumidificación predeterminado, el intercambiador (14) de calor interior está estructurado para incluir una parte donde un refrigerante líquido suministrado a una entrada (17a) de líquido fluye hacia un extremo superior del intercambiador (14) de calor interior, el intercambiador (14) de calor interior incluye: (i) una región de evaporación donde se evapora el refrigerante líquido; y (ii) una región de sobrecalentamiento aguas abajo de la región de evaporación, y el compresor (10) y la válvula (13) de expansión se controlan de modo que la temperatura de evaporación detectada por los medios (30) de detección de temperatura de evaporación cae dentro de un intervalo de temperatura predeterminado;
cuando una carga aumenta, la frecuencia del compresor (10) aumenta y el grado de apertura de la válvula (13) de expansión aumenta y, por lo tanto, la extensión de la región de evaporación varía para aumentar dentro de la parte donde el refrigerante fluye desde la entrada (17a) de líquido del intercambiador (14) de calor interior hacia el extremo superior del intercambiador (14) de calor interior; y
cuando la carga disminuye, la frecuencia del compresor (10) disminuye y el grado de apertura de la válvula (13) de expansión disminuye y, por lo tanto, la extensión de la región de evaporación varía para disminuir dentro de la parte donde el refrigerante fluye desde la entrada (17a) de líquido del intercambiador (14) de calor interior hacia el extremo superior del intercambiador (14) de calor interior.
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