ES2307629T3 - Acondicionador de aire. - Google Patents
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Abstract
Un acondicionador de aire que comprende un circuito de refrigerante formado de un circuito de refrigerante de una unidad de exterior que incluye al menos un compresor (101), una válvula de cuatro vías (102) y un intercambiador de calor de exterior (103) dispuesto en una unidad de exterior (100), y un intercambiador de calor de interior (201) dispuesto en una unidad de interior (200) y conectado a dicho circuito de refrigerante de la unidad de exterior por una tubería del lado de líquido y una tubería del lado de gas, en el que un circuito de derivación que forma una derivación entre dichas tuberías del lado de líquido y del lado de gas (131, 132) está provisto de un receptor (121) para recoger refrigerante líquido, y medios de conexión-desconexión de refrigerante (128, 129) dispuestos en una tubería de conexión de tubería de líquido (122) que conecta dicho receptor (121) a dicha tubería del lado de líquido (131) y en una tubería de conexión de tubería de gas (123) que conecta dicho receptor (121) a dicha tubería del lado de gas (132), dichos medios de conexión-desconexión de refrigerante (128, 129) se controlan basándose en la determinación de presencia/ausencia de refrigerante sobrante realizada determinando un rendimiento de intercambio de calor actual de dicho intercambiador de calor de exterior (103), y de ese modo se controla una cantidad de refrigerante en dicho receptor (121), y la presencia/ausencia del refrigerante sobrante se determina haciendo una comparación entre una temperatura de salida de dicho intercambiador de calor de exterior (103) y un valor objetivo de la temperatura de salida de dicho intercambiador de calor de exterior (103), caracterizado porque el valor objetivo de la temperatura de salida de dicho intercambiador de calor de exterior (103) se determina a partir de una cantidad de refrigerante que circula y una temperatura del aire exterior en una operación de enfriamiento.
Description
Acondicionador de aire.
La presente invención se refiere a un
acondicionador de aire, y particularmente a un acondicionador de
aire provisto de un receptor para recoger refrigerante
sobrante.
Un circuito de refrigerante de un acondicionador
de aire está formado de una estructura de tuberías de refrigerante
que conecta un acumulador, un compresor, una válvula de cuatro vías
y un intercambiador de calor de exterior, que están dispuestos en
una unidad de exterior, así como un intercambiador de calor de
interior dispuesto en una unidad de interior, y proporciona un
recorrido de circulación de refrigerante.
Cuando el circuito de refrigerante del
acondicionador de aire funciona para enfriar, la válvula de cuatro
vías controla una dirección de circulación de refrigerante de manera
que el intercambiador de calor de exterior funciona como
condensador, y el intercambiador de calor de interior funciona como
evaporador. En una operación de calentamiento, la válvula de cuatro
vías controla la dirección de circulación de refrigerante de manera
que el intercambiador de calor de exterior funciona como evaporador,
y el intercambiador de calor de interior funciona como
condensador.
En el acondicionador de aire anterior, en vista
de la facilidad de instalación, se desea que el circuito de
refrigerante en el lado de la unidad de exterior esté lleno de una
cantidad apropiada de refrigerante que contenga una cantidad
adicional de refrigerante, lo cual se requiere para una tubería de
conexión de una longitud máxima. Sin embargo, la cantidad apropiada
de refrigerante, que se requiere durante una operación, cambia
significativamente dependiendo de un modo de operación, una
capacidad de la unidad de interior y una longitud de la tubería de
conexión usada para la instalación real. Por lo tanto, en el
circuito de refrigerante puede estar presente refrigerante
sobrante, y esto puede causar subida anómala de una presión cuando
se queda en el condensador, y puede reducir la eficiencia de
operación.
Para encargarse de tal refrigerante sobrante, se
ha propuesto disponer un receptor ente el intercambiador de calor
de exterior y una válvula de cierre de líquido para recoger el
refrigerante sobrante.
En un circuito receptor convencional, un
receptor está dispuesto en una parte de tubería en un lado de la
tubería de líquido entre el intercambiador de calor de exterior y la
válvula de cierre de líquido, y está situado en serie con la misma.
Por lo tanto, la cantidad de refrigerante en el receptor aumenta o
disminuye simplemente de acuerdo con un grado de apertura de una
válvula accionada por motor situada aguas abajo del receptor. Esta
válvula accionada por motor corresponde a cada válvula accionada por
motor de la sala en una operación de enfriamiento, y corresponde a
una válvula reductora de presión principal, y el grado de apertura
de la misma se controla basándose en un grado de sobrecalentamiento.
Por lo tanto, es difícil controlar o ajustar con precisión la
cantidad de líquido refrigerante en el receptor, y particularmente,
es imposible controlar la cantidad de refrigerante líquido en el
receptor cuando se realiza una operación especial, como una
operación con una baja temperatura del aire exterior o con una carga
excesiva.
Por ejemplo, cuando se realiza una operación de
enfriamiento cuando la temperatura del aire exterior es
extremadamente baja, el intercambiador de calor de exterior tiene
una capacidad excesivamente grande, de manera que la presión en el
lado de alta presión se reduce. Por lo tanto, disminuye una
diferencia entre las presiones alta y baja, lo cual reduce la
fiabilidad del compresor. Si el refrigerante sobrante, que se recoge
en el receptor, puede transferirse al intercambiador de calor de
exterior, una parte del intercambiador de calor de exterior puede
llenarse del refrigerante sobrante. De ese modo, la capacidad del
intercambiador de calor de exterior se reduce, y la presión en el
lado de alta presión sube de manera que puede asegurarse una
diferencia de presión suficiente.
Los dos documentos JP 60 114669A y JP 2000
146322A desvelan un acondicionador de aire según el preámbulo de la
reivindicación 1.
El objeto de la invención es controlar el
refrigerante sobrante de acuerdo con las situaciones de operación
como una operación de enfriamiento a una temperatura del aire
exterior más baja y una operación con una carga excesiva.
Un acondicionador de aire según la invención
incluye las características de la reivindicación 1.
En las reivindicaciones dependientes se enumeran
características opcionales preferidas.
La Fig. 1 muestra esquemáticamente un circuito
de refrigerante de un acondicionador de aire que emplea una
realización de la invención;
las Figs. 2 a 5 son organigramas de control de
la realización de la invención, respectivamente;
las Figs. 6 a 9 son organigramas de control de
una segunda realización, respectivamente;
las Figs. 10 a 13 son organigramas de control de
una tercera realización, respectivamente;
las Figs. 14 a 17 son organigramas de control de
una cuarta realización, respectivamente;
la Fig. 18 es un diagrama de bloques de
control de una realización;
la Fig. 19 es un diagrama de bloques de
control de un circuito de activación del compresor;
la Fig. 20 es un organigrama que muestra una
manera de estimar una temperatura de saturación correspondiente a
alta presión; y
la Fig. 21 muestra una tabla para calcular una
temperatura de saturación.
Primera
realización
Un acondicionador de aire que emplea una primera
realización, que es según la invención, tiene un circuito de
refrigerante mostrado en la Fig. 1.
Una unidad de exterior 100 incluye un circuito
de refrigerante de exterior provisto de un compresor 101, una
válvula de cuatro vías 102, un intercambiador de calor de exterior
103 y un acumulador 105. Un conmutador de protección de presión del
lado de descarga 108 está dispuesto en el lado de descarga del
compresor 101 para detectar la subida anormal de la presión de
descarga. Un sensor de presión del lado de admisión 110 está
dispuesto en el lado de admisión del compresor 101 para detectar una
presión de admisión.
Un separador de aceite 107 está dispuesto en el
lado de descarga del compresor 101 para separar y retornar al
acumulador 105 el aceite lubricante contenido en el refrigerante. El
separador de aceite 107 está provisto de un termistor de tubería de
descarga 109 para detectar una temperatura en el lado de descarga
del compresor 101.
Una tubería de retorno de aceite 197 del
separador de aceite 107 está provista de un circuito de derivación
de descarga 194, que se bifurca desde la tubería de retorno de
aceite 197, y está conectado a un lado de entrada del acumulador
105. Este circuito de derivación de descarga 194 está provisto de
una parte de tubería del intercambiador de calor 196 dispuesta
dentro del acumulador 105 y una válvula accionada por motor de
descarga-admisión 142 para control de capacidad. La
tubería de retorno de aceite 197 del separador de aceite 107 está
provista de un capilar 141, que también está conectado al lado de
admisión del acumulador 105.
La unidad de exterior 100 también está provista
de un termistor de aire exterior 111 para detectar una temperatura
del aire exterior, un termistor de intercambio de calor de exterior
112 para detectar una temperatura de salida del intercambiador de
calor de exterior 103, y un termistor intermedio de intercambio de
calor 113 para detectar una temperatura intermedia del
intercambiador de calor. La unidad de exterior 100 está provista
además de un ventilador 106 para realizar el intercambio de calor
entre el aire exterior introducido en la unidad 100 y el
refrigerante que circula dentro del intercambiador de calor de
exterior 103, y un motor de ventilador 104 para activar el
ventilador 106.
La tubería de refrigerante que se extiende desde
la unidad de exterior 100 hacia la unidad de interior está provista
de un orificio de conexión de tubería de líquido 114 conectado al
intercambiador de calor de exterior 103, y un orificio de conexión
de tubería de gas 115 conectado al intercambiador de calor de
exterior 103 por la válvula de cuatro vías 102. Los orificios 114 y
115 están provistos internamente de una válvula de cierre de
tubería de líquido 116 y una válvula de cierre de tubería de gas
117, respectivamente.
La unidad de exterior 100 incluye un receptor
121 para almacenar temporalmente líquido refrigerante sobrante, que
circula desde el intercambiador de calor de exterior 103 sirviendo
como condensador en la operación de enfriamiento. El receptor 121
está provisto de una tubería de conexión de tubería de líquido 122 y
una tubería de conexión de tubería de gas 123. La tubería de
conexión de tubería de líquido 122 está conectada a una parte de
tubería del lado de líquido 131 entre el intercambiador de calor de
exterior 103 y la válvula de cierre de tubería de líquido 116. La
tubería de conexión de tubería de gas 123 está conectada a una parte
de tubería del lado de gas 132 entre la válvula de cuatro vías 102
y la válvula de cierre de tubería de gas 117.
La tubería de conexión de tubería de líquido 122
del receptor 121 está provista de una válvula accionada por motor
de la tubería de líquido (EVL) 128 que tiene una función de
reducción de presión y una función de cierre de refrigerante. La
tubería de conexión de tubería de gas 123 está provista de una
válvula accionada por motor de la tubería de gas (EVG) 129.
\newpage
Un intercambiador de calor auxiliar 133 está
dispuesto entre la válvula accionada por motor de la tubería de gas
129 y una conexión a la parte de tubería del lado de gas 132. Un
intercambiador de calor de subenfriamiento 134 está dispuesto en
una salida del lado de líquido del intercambiador de calor de
exterior 103.
Un capilar de ventilación de gas 130 está
dirigido hacia una parte de la parte de tubería del lado de gas 132
entre la válvula de cuatro vías 102 y la válvula de cierre de
tubería de gas 117 para recoger un gas refrigerante del receptor
121.
Una pluralidad de ramales 300A, 300B, ... están
conectados a cada uno de los orificios de conexión de tubería de
líquido 114 y los orificios de conexión de tubería de gas 115 de la
unidad de exterior 100. Como estos ramales 300A, 300B, ... tienen
las mismas estructuras, a continuación se dará la descripción sólo
sobre el ramal 300A, y los otros no se describirán.
El ramal 300A incluye un orificio de conexión de
tubería de líquido del lado de exterior 301 conectado al orificio
de conexión de tubería de líquido 114 de la unidad de exterior 100 y
un orificio de conexión de tubería de gas del lado de interior 303
conectado al orificio de conexión de tubería de gas 115 de la unidad
de exterior 100. El ramal 300A tiene ramas del lado de líquido
divididas dentro del orificio de conexión del lado de exterior 301,
y los extremos de estas ramas forman una pluralidad de orificios de
conexión de tubería de líquido del lado de interior 302 en igual
número que las unidades de interior conectadas a ellos. El ramal
300A también tiene ramas del lado de gas divididas dentro del
orificio de conexión de tubería de gas del lado de exterior 303, y
los extremos de estas ramas forman orificios de conexión de tubería
de gas del lado de interior 304 en igual número que las unidades de
interior conectadas a ellos. En la siguiente descripción, se supone
que las unidades de interior conectadas a los orificios son tres, y
se emplean los orificios de conexión de tubería de líquido del lado
de interior 302A, 302B y 302C así como los orificios de conexión de
tubería de gas del lado de interior 304A, 304B y 304C. Una válvula
accionada por motor 308 para derivación está dispuesta entre el
orificio de conexión de tubería de líquido del lado de exterior 301
y el orificio de conexión de tubería de gas del lado de exterior
303.
Las ramas, que se extienden desde el orificio de
conexión de tubería de líquido del lado de exterior 301 dentro del
ramal 300A hasta los orificios de conexión de tubería de líquido del
lado de interior 302A - 302C, respectivamente, están provistas de
válvulas accionadas por motor 305A - 305C para reducir las presiones
del refrigerante que circula a través de ellas, así como
termistores de tubería de líquido 306A - 306C para detectar
temperaturas del refrigerante que circula a través de ellas,
respectivamente. Las ramas, que se extienden desde el orificio de
conexión de tubería de gas del lado de exterior 303 dentro del ramal
300A hasta los orificios de conexión de tubería de gas del lado de
interior 304A - 304C, respectivamente, están provistas de
termistores de tubería de gas 307A - 307C para detectar las
temperaturas del refrigerante que circula a través de ellas,
respectivamente.
Cada uno de los ramales 330A, 300B, ... está
conectado a una pluralidad de unidades de exterior 200. En la
estructura mostrada en la Fig. 1, se supone que pueden estar
conectadas tres unidades de exterior a cada uno de los ramales
300A, 300B, ... de manera que las unidades de exterior 200A - 200C
están conectadas al ramal 300A, y las unidades de exterior 200D -
200F están conectadas al ramal 300B. Cada una de las unidades de
interior 200A - 200F puede usarse en la unidad de interior de un
tipo de unidades múltiples o de un tipo de par de unidades. En la
siguiente descripción, la unidad de interior 200A es del tipo de
par de unidades.
La unidad de interior 200A está provista de un
intercambiador de calor de interior 201, que está conectado a una
tubería de refrigerante que se extiende hacia la unidad de exterior
a través de un orificio de conexión de tubería de líquido 204 y un
orificio de conexión de tubería de gas 205. La unidad de interior
200A está provista de un termistor de temperatura ambiente 202 para
detectar una temperatura ambiente y un termistor de intercambio de
calor de interior 203 para detectar una temperatura del
intercambiador de calor de interior 201.
Si las unidades de interior conectadas a los
ramales 300A y 300B son del tipo de unidades múltiples, la parte de
tubería del lado de líquido puede estar provista de un termistor de
tubería de líquido para detectar la temperatura del refrigerante
que circula a través de ella, en cuyo caso los termistores de
tubería de líquido de los ramales 300A y 300B pueden
eliminarse.
En la operación de enfriamiento, el refrigerante
sobrante se controla de acuerdo con una temperatura de la tubería
de líquido. Esto se describirá más adelante con referencia a un
organigrama de la Fig. 2.
En una etapa S11, se determina si ha
transcurrido o no un tiempo de muestreo de control de refrigerante
sobrante TSCSET. Cuando se determina que un tiempo transcurrido
contado por un temporizador ha alcanzado el tiempo de muestreo de
control de refrigerante sobrante TSCSET, el proceso pasa a una etapa
S12.
En la etapa S12, se calcula la temperatura
objetivo de la tubería de líquido.
A continuación se describirá el proceso de
cálculo de la temperatura objetivo de la tubería de líquido con
referencia a un organigrama de la Fig. 3.
En la etapa S21, se calcula una variable DOATD
de acuerdo con la siguiente fórmula usando coeficientes de cálculo
de temperatura objetivo de la tubería de líquido KSCC1, KSCC2, KSCC3
y EDOSC, una frecuencia objetivo FMK del compresor 101, una
desviación de temperatura de la tubería de descarga EDO y otros.
DOATD = KSCC1 x
FMK + KSCC2 - (EDO - EDOSC) x
KSCC3
En una etapa S22, se determina si la variable
DOATD es mayor que un límite inferior DOATDMIN de la temperatura
objetivo de la tubería de líquido o no. Cuando se determina que la
variable DOATD no es mayor que el límite inferior DOATDMIN de la
temperatura objetivo de la tubería de líquido, el proceso pasa a una
etapa S23. En la etapa S23, el valor de la variable DOATD se
establece como el límite inferior DOATDMIN de la temperatura
objetivo de la tubería de líquido.
En una etapa S24, se determina si la variable
DOATD es igual o menor que ((límite superior DOATDMAX de la
temperatura objetivo de la tubería de líquido) - (temperatura del
aire exterior DOA)) o no. Cuando se determina que la variable DOATD
es mayor que ((límite superior DOATDMAX de la temperatura objetivo
de la tubería de líquido) - (temperatura del aire exterior DOA)),
el proceso pasa a una etapa S25. En la etapa S25, el valor de la
variable DOATD se establece como ((límite superior DOATDMAX de la
temperatura objetivo de la tubería de líquido) - (temperatura del
aire exterior DOA)).
En una etapa S26, se calcula una temperatura
objetivo de la tubería de líquido DELSET. En esta realización, se
emplea la siguiente fórmula para este cálculo.
DELSET = DOA
(temperatura del aire exterior) + DOATD
(variable)
En una etapa S13, se calcula una desviación de
temperatura de la tubería de líquido \DeltaDEL a partir de la
temperatura objetivo de la tubería de líquido DELSET y la
temperatura de salida del intercambiador de calor de exterior DEL
de acuerdo con la siguiente fórmula.
\DeltaDEL =
DELSET -
DEL
En una etapa S14, se realiza el proceso para
calcular una cantidad o grado, que ha de accionarse la válvula
accionada por motor.
Este proceso de calcular la cantidad de
accionamiento de la válvula accionada por motor se muestra en un
organigrama de la Fig. 4.
En una etapa S31, se calcula una cantidad de
accionamiento de la válvula accionada por motor POSC de acuerdo con
la siguiente fórmula usando coeficientes KOSCA1 y KOSCA, que son
coeficientes para calcular la cantidad de accionamiento de la
válvula accionada por motor, la desviación de temperatura de la
tubería de líquido \DeltaDEL, la última desviación de temperatura
de la tubería de líquido \DeltaDELZ y otros.
POSC = KOSCA1 x
((\DeltaDEL - \DeltaDELZ) +
\DeltaDEL/KOSCA)
En una etapa S15, se acciona la válvula
accionada por motor de acuerdo con la cantidad de accionamiento
determinada en la etapa S14.
El proceso de accionar la válvula accionada por
motor se muestra en un organigrama de la Fig. 5.
Se supone que un grado EVL de apertura de la
válvula accionada por motor de la tubería de líquido 128 está
definido por ((grado actual EVL) + (cantidad de accionamiento de la
válvula accionada por motor POSC)). Al mismo tiempo, se controla un
grado EVG de apertura de la válvula accionada por motor de la
tubería de gas 129 para alcanzar ((grado actual EVG) + (cantidad de
accionamiento POSC) x KPOSC1).
La temperatura de la tubería de líquido durante
la operación de enfriamiento puede determinarse a partir de un
valor detectado por el termistor de intercambio de calor de exterior
112 dispuesto en las inmediaciones de la salida del intercambiador
de calor de exterior 103. Basándose en la temperatura de la tubería
de líquido, es posible controlar la cantidad del refrigerante
sobrante en el receptor 121.
Por lo tanto, aun cuando la operación de
enfriamiento se realice mientras una temperatura del aire exterior
es baja, se controla la cantidad del refrigerante sobrante para
asegurar una diferencia entre altas y bajas presiones en el
compresor 101.
\newpage
Segunda
realización
Haciendo referencia a un organigrama de la Fig.
6, a continuación se dará la descripción sobre control de
refrigerante sobrante realizado con una temperatura de saturación
correspondiente a alta presión en la operación de enfriamiento. Se
supone que se usa el mismo circuito de refrigerante que en la
primera realización para controlar el refrigerante sobrante en la
operación de enfriamiento. La segunda realización no es parte de la
invención.
En una etapa S51, se determina si ha
transcurrido o no un tiempo de muestreo de control de refrigerante
sobrante TSCSET. Cuando se determina que un tiempo transcurrido
contado por el temporizador ha alcanzado el tiempo de muestreo de
control de refrigerante sobrante TSCSET, el proceso pasa a una etapa
S52.
En la etapa S52, se calcula la temperatura de
saturación objetivo correspondiente a alta presión.
A continuación se describirá el proceso de
cálculo de la temperatura de saturación objetivo correspondiente a
alta presión con referencia a un organigrama de la Fig. 7.
En la etapa S61, se calcula la variable DOATD de
acuerdo con la siguiente fórmula usando coeficientes de cálculo de
temperatura de saturación objetivo correspondiente a alta presión
KSCC1, KSCC2, KSCC3 y EDOSC, la frecuencia objetivo FMK del
compresor 101, la desviación de temperatura de la tubería de
descarga EDO y otros.
DOATD = KSCC1 x
FMK + KSCC2 - (EDO - EDOSC) x
KSCC3
En una etapa S62, se determina si la variable
DOATD es mayor que un límite inferior DOATDMIN de la temperatura de
saturación objetivo correspondiente a alta presión o no. Cuando se
determina que la variable DOATD no es mayor que el límite inferior
DOATDMIN de la temperatura de saturación objetivo correspondiente a
alta presión, el proceso pasa a una etapa S63. En la etapa S63, el
valor de la variable DOATD se establece como el límite inferior
DOATDMIN de la temperatura de saturación objetivo correspondiente a
alta presión.
En una etapa S64, se determina si la variable
DOATD es igual o menor que el límite superior DOATDMAX de la
temperatura de saturación objetivo correspondiente a alta presión o
no. Cuando se determina que la variable DOATD es mayor que el
límite superior DOATDMAX de la temperatura de saturación objetivo
correspondiente a alta presión, el proceso pasa a una etapa S65. En
la etapa S65, el valor de la variable DOATD se establece como el
límite superior DOATDMAX de la temperatura de saturación objetivo
correspondiente a alta presión.
En una etapa S66, se calcula la temperatura de
saturación objetivo correspondiente a alta presión TDSSET. En esta
realización, se emplea la siguiente fórmula para este cálculo.
TDSSET = DOA
(temperatura del aire exterior) + DOATD
(variable)
En una etapa S53, se calcula una desviación de
temperatura de saturación correspondiente a alta presión \DeltaTDS
a partir de la temperatura de saturación correspondiente a alta
presión TDSSET y la temperatura de saturación objetivo
correspondiente a alta presión TDSSET TDS de acuerdo con la
siguiente fórmula.
\DeltaTDS =
TDSSET -
TDS
En una etapa S54, se realiza el proceso para
calcular una cantidad o grado, que ha de accionarse la válvula
accionada por motor.
Este proceso de calcular la cantidad de
accionamiento de la válvula accionada por motor se muestra en un
organigrama de la Fig. 8.
En una etapa S71, se calcula la cantidad de
accionamiento de la válvula accionada por motor POSC de acuerdo con
la siguiente fórmula usando los coeficientes KOSCA1 y KOSCA, que son
coeficientes para calcular la cantidad de accionamiento de la
válvula accionada por motor, la desviación de temperatura de
saturación correspondiente a alta presión \DeltaTDS, la última
desviación de temperatura de saturación correspondiente a alta
presión \DeltaTDSZ y otros.
POSC = KOSCA1 x
((\DeltaTDS - \DeltaTDSZ) +
\DeltaTDS/KOSCA)
En una etapa S55, se acciona la válvula
accionada por motor de acuerdo con la cantidad de accionamiento
determinada en la etapa S54.
El proceso de accionar la válvula accionada por
motor se muestra en un organigrama de la Fig. 9.
Se supone que el grado EVL de apertura de la
válvula accionada por motor de la tubería de líquido 128 está
definido por ((grado actual EVL) + (cantidad de accionamiento de la
válvula accionada por motor POSC)). Al mismo tiempo, se controla el
grado EVG de apertura de la válvula accionada por motor de la
tubería de gas 129 para alcanzar ((grado actual EVG) + (cantidad de
accionamiento POSC) x KPOSC1).
Tercera
realización
Haciendo referencia a un organigrama de la Fig.
10, a continuación se dará la descripción sobre control de
refrigerante sobrante realizado con una temperatura de la tubería de
líquido en la operación de calentamiento. La tercera realización no
es parte de la invención.
En una etapa S91, se determina si ha
transcurrido o no un tiempo de muestreo de control de refrigerante
sobrante TSCSET. Cuando se determina que un tiempo transcurrido
contado por un temporizador ha alcanzado el tiempo de muestreo de
control de refrigerante sobrante TSCSET, el proceso pasa a una etapa
S92.
En la etapa S92, se calcula la temperatura
objetivo de la tubería de líquido.
A continuación se describirá el proceso de
cálculo de la temperatura objetivo de la tubería de líquido con
referencia a un organigrama de la Fig. 11.
En la etapa S101, se calcula la variable DOATD
de acuerdo con la siguiente fórmula usando coeficientes de cálculo
de temperatura objetivo de la tubería de líquido KSCC1 y KSCC2, la
frecuencia objetivo FMK del compresor 101 y otros.
DOATD = KSCC1 x
FMK +
KSCC2
En una etapa S102, se determina si la variable
DOATD es mayor que el límite inferior DOATDMIN de la temperatura
objetivo de la tubería de líquido o no. Cuando se determina que la
variable DOATD no es mayor que el límite inferior DOATDMIN de la
temperatura objetivo de la tubería de líquido, el proceso pasa a una
etapa S103. En la etapa S103, el valor de la variable DOATD se
establece como el límite inferior DOATDMIN de la temperatura
objetivo de la tubería de líquido.
En una etapa S104, se determina si la variable
DOATD es igual o menor que ((límite superior DOATDMAX de la
temperatura objetivo de la tubería de líquido) - temperatura
ambiente DA) o no. Cuando se determina que la variable DOATD es
mayor que ((límite superior DOATDMAX de la temperatura objetivo de
la tubería de líquido) - temperatura ambiente DA), el proceso pasa
a una etapa S105. En la etapa S105, el valor de la variable DOATD
se establece como ((límite superior DOATDMAX de la temperatura
objetivo de la tubería de líquido) - temperatura ambiente DA)).
En una etapa S106, se calcula una temperatura
objetivo de la tubería de líquido DLSET. En esta realización, se
emplea la siguiente fórmula para este cálculo.
DLSET = DA
(temperatura ambiente) + DOATD
(variable)
En una etapa S93, se calcula una desviación de
temperatura de la tubería de líquido \DeltaDL. Para el
intercambiador de calor de interior 201 que tiene la temperatura de
la tubería de líquido más baja en la unidad de interior 200, que
está funcionando, la desviación de temperatura de la tubería de
líquido \DeltaDL se calcula a partir de un valor representativo
DL de la temperatura de la tubería de líquido y la temperatura
objetivo de la tubería de líquido DLSET de acuerdo con la siguiente
fórmula.
\DeltaDL =
DLSET -
DL
En una etapa S94, se realiza el proceso para
calcular una cantidad o grado, que ha de accionarse la válvula
accionada por motor.
Este proceso de calcular la cantidad de
accionamiento de la válvula accionada por motor se muestra en un
organigrama de la Fig. 12.
En una etapa S111, se calcula la cantidad de
accionamiento de la válvula accionada por motor POSC de acuerdo con
la siguiente fórmula usando los coeficientes KOSCA1 y KOSCA, que son
coeficientes para calcular la cantidad de accionamiento de la
válvula accionada por motor, la desviación de temperatura de la
tubería de líquido \DeltaDL, la última desviación de temperatura
de la tubería de líquido \DeltaDLZ y otros.
POSC = KOSCA1 x
((\DeltaDL - \DeltaDLZ) +
\DeltaDL/KOSCA)
\newpage
En una etapa S95, se acciona la válvula
accionada por motor de acuerdo con la cantidad de accionamiento
determinada en la etapa S94.
El proceso de accionar la válvula accionada por
motor se muestra en un organigrama de la Fig. 13.
Se supone que el grado EVG de apertura de la
válvula accionada por motor de la tubería de gas 129 está definido
por ((grado actual EVG) + (cantidad de accionamiento de la válvula
accionada por motor POSC)). Igualmente, se controla el grado EVL de
apertura de la válvula accionada por motor de la tubería de líquido
128 para alcanzar ((grado actual EVL) + (cantidad de accionamiento
POSC) x KPOSC1).
En la operación de calentamiento, la temperatura
de la tubería de líquido más baja en la unidad de interior 200, que
está funcionando, se usa como el valor representativo de la
temperatura de la tubería de líquido, y la cantidad del
refrigerante sobrante en el receptor 121 puede controlarse con este
valor representativo de la temperatura de la tubería de
líquido.
Cuarta
realización
Haciendo referencia a un organigrama de la Fig.
14, a continuación se dará la descripción sobre control de
refrigerante sobrante realizado con una temperatura de saturación
correspondiente a alta presión en la operación de calentamiento. La
segunda realización tampoco es parte de la invención.
En una etapa S131, se determina si ha
transcurrido o no un tiempo de muestreo de control de refrigerante
sobrante TSCSET. Cuando se determina que un tiempo transcurrido
contado por el temporizador ha alcanzado el tiempo de muestreo de
control de refrigerante sobrante TSCSET, el proceso pasa a una etapa
S132.
En la etapa S132, se calcula la temperatura de
saturación objetivo correspondiente a alta presión.
A continuación se describirá el proceso de
cálculo de la temperatura de saturación objetivo correspondiente a
alta presión con referencia a un organigrama de la Fig. 15.
En la etapa S141, se calcula la variable DOATD
de acuerdo con la siguiente fórmula usando los coeficientes de
cálculo de temperatura de saturación objetivo correspondiente a alta
presión KSCC1 y KSCC2, la frecuencia objetivo FMK del compresor
101, y otros.
DOATD = KSCC1 x
FMK +
KSCC2
En una etapa S142, se determina si la variable
DOATD es mayor que un límite inferior DOATDMIN de la temperatura de
saturación objetivo correspondiente a alta presión o no. Cuando se
determina que la variable DOATD no es mayor que el límite inferior
DOATDMIN de la temperatura de saturación objetivo correspondiente a
alta presión, el proceso pasa a una etapa S143. En la etapa S143,
el valor de la variable DOATD se establece como el límite inferior
DOATDMIN de la temperatura de saturación objetivo correspondiente a
alta presión.
En una etapa S144, se determina si la variable
DOATD es igual o menor que el límite superior DOATDMAX de la
temperatura de saturación objetivo correspondiente a alta presión o
no. Cuando se determina que la variable DOATD es mayor que el
límite superior DOATDMAX de la temperatura de saturación objetivo
correspondiente a alta presión, el proceso pasa a una etapa S145.
En la etapa S145, el valor de la variable DOATD se establece como
el límite superior DOATDMAX de la temperatura de saturación objetivo
correspondiente a alta presión.
En una etapa S146, se calcula la temperatura de
saturación objetivo correspondiente a alta presión TDSSET. En esta
realización, se emplea la siguiente fórmula para este cálculo.
TDSSET = DA
(temperatura ambiente) + DOATD
(variable)
En una etapa S133, se calcula la desviación de
temperatura de saturación correspondiente a alta presión
\DeltaTDS. La desviación de temperatura de saturación
correspondiente a alta presión \DeltaTDS se calcula a partir de
la temperatura de saturación correspondiente a alta presión TDS y la
temperatura de saturación objetivo correspondiente a alta presión
TDSSET de acuerdo con la siguiente fórmula.
\DeltaTDS =
TDSSET -
TDS
En una etapa S134, se realiza el proceso para
calcular una cantidad o grado, que ha de accionarse la válvula
accionada por motor.
Este proceso de calcular la cantidad de
accionamiento de la válvula accionada por motor se muestra en un
organigrama de la Fig. 16.
En una etapa S151, se calcula la cantidad de
accionamiento de la válvula accionada por motor POSC de acuerdo con
la siguiente fórmula usando los coeficientes KOSCA1 y KOSCA, que son
coeficientes para calcular la cantidad de accionamiento de la
válvula accionada por motor, la desviación de temperatura de
saturación correspondiente a alta presión \DeltaTDS, la última
desviación de temperatura de saturación correspondiente a alta
presión \DeltaTDSZ y otros.
POSC = KOSCA1 x
((\DeltaTDS - \DeltaTDSZ) +
\DeltaTDS/KOSCA)
En una etapa S135, se acciona la válvula
accionada por motor de acuerdo con la cantidad de accionamiento
determinada en la etapa S134.
El proceso de accionar la válvula accionada por
motor se muestra en un organigrama de la Fig. 17.
Se supone que el grado EVG de apertura de la
válvula accionada por motor de la tubería de gas 129 está definido
por ((grado actual EVG) + (cantidad de accionamiento de la válvula
accionada por motor POSC)). Igualmente, se controla el grado EVL de
apertura de la válvula accionada por motor de la tubería de líquido
128 para alcanzar ((grado actual EVL) + (cantidad de accionamiento
POSC) x KPOSC1).
A continuación se dará la descripción de una
manera de estimar la temperatura de saturación correspondiente a
alta presión en la segunda realización ya descrita. En la Fig. 18 se
muestra un bloque de control para esta estimación.
Una parte de control 501 está formada de un
microprocesador que incluye una CPU, una ROM, una RAM y otros, y
está conectada a una ROM 502 que almacena un programa de control de
operación y diversos parámetros así como una RAM 503 para almacenar
temporalmente variables de trabajo.
La parte de control 501 también está conectada a
diversos elementos sensores que incluyen el sensor de presión del
lado de admisión 110, el termistor de tubería de descarga 109, el
termistor de aire exterior 111, el termistor de intercambio de
calor de exterior 112 y el termistor intermedio de intercambio de
calor 113, que están dispuestos dentro de una unidad de exterior
100, para recibir valores detectados por estos sensores y
termistores. Además, el conmutador de presión del lado de descarga
108 está conectado a la parte de control 501.
Una interfaz de comunicación del lado de
interior 504 para transmitir diversos datos entre la unidad de
interior 200 y el ramal 300 está conectada a la parte de control
501.
Además, la parte de control 501 está conectada a
un circuito de activación del compresor 505 para controlar la
frecuencia de operación del compresor 101 y un circuito de
activación del motor del ventilador 506 para controlar una
frecuencia del motor del ventilador 104.
La parte de control 501 está conectada además a
las válvulas accionadas por motor de tuberías de líquido y gas 128
y 129 dispuestas en los lados opuestos del receptor 121, y la
válvula accionada por motor de descarga-admisión
142 dispuesta en el circuito de derivación de descarga 194 del
compresor 101.
El circuito de activación del compresor 505 está
provisto de un circuito de filtro activo, que se describirá
después, y un sensor de voltaje secundario 507 y un sensor de
corriente secundaria 508 del circuito de filtro activo están
conectados a la parte de control 501.
La Fig. 19 es un diagrama de bloques que muestra
el control del circuito de activación del compresor 505 de la Fig.
18.
El circuito de activación del compresor 505
incluye un circuito rectificador 512 conectado a una fuente de
alimentación comercial 511, un circuito de filtro activo 513 y un
circuito inversor 514.
El circuito rectificador 512 está formado de un
puente de diodos que incluye cuatro diodos, y realiza rectificación
de onda completa sobre una potencia de CA suministrada desde la
fuente de alimentación comercial 511.
El circuito de filtro activo 513 incluye un
reactor 521, un diodo 522, un condensador 523, un elemento
conmutador 524 y medios de activación del filtro activo 525 para
realizar control de conmutación del elemento conmutador 524.
El filtro activo 513 incluye un sensor de
voltaje primario 526 para detectar un voltaje primario, un sensor
de corriente primaria 527 para detectar una corriente primaria, un
sensor de voltaje secundario 507 para detectar un voltaje
secundario y un sensor de corriente secundaria 508 para detectar una
corriente secundaria. El medio de activación del filtro activo 525
realiza el control de conmutación sobre el elemento conmutador 524
de manera que el voltaje secundario detectado por el sensor de
voltaje secundario 507 pueda hacerse igual a un voltaje
predeterminado. Al mismo tiempo, el medio de activación del filtro
activo 525 controla el valor de corriente detectado por el sensor
de corriente primaria 527 de manera que coincida en fase con el
voltaje primario detectado por el sensor de voltaje primario 526.
Esto incrementa significativamente un factor de potencia, y de ese
modo incrementa la exactitud de cálculo del consumo de potencia
basado en el voltaje secundario detectado por el sensor de voltaje
secundario 507 y la corriente secundaria detectada por el sensor de
corriente secundaria 508.
El circuito inversor 514 produce una señal de
impulsos de un voltaje constante a partir de una señal de salida de
un voltaje predeterminado enviada desde el circuito de filtro activo
513. La frecuencia de salida del circuito inversor 514 en esta
operación es igual a la frecuencia de operación del compresor
determinada basándose en las situaciones de operación actuales. Por
lo tanto, el motor de activación del compresor 513 es activado de
acuerdo con la frecuencia de salida del circuito inversor 514.
El consumo de energía del compresor 101 se
calcula a partir del valor del voltaje secundario y el valor de la
corriente secundaria del filtro activo 513 del circuito de
activación del compresor 505, y se estima un valor de la
temperatura correspondiente a alta presión basándose en el consumo
de energía así calculado. A continuación se describirá una manera
para esta estimación con referencia a un organigrama de la Fig.
20.
En una etapa S171, se detectan un voltaje de
entrada VIN y una corriente de entrada IIN aplicados al circuito
inversor 514. El voltaje de entrada VIN y la corriente de entrada
IIN aplicados al circuito inversor 514 pueden obtenerse del sensor
de voltaje secundario 507 y el sensor de corriente secundaria 508,
que detectan el voltaje y corriente secundarios del filtro activo
513, respectivamente.
En una etapa S172, se calcula el consumo de
energía INPUT del compresor 101 basándose en el voltaje secundario
VIN y la corriente secundaria IIN del filtro activo 513. Como el
elemento conmutador 524 se controla de manera que el medio de
activación del filtro activo 525 del filtro activo 513 pueda tener
un factor de potencia apropiado, puede considerarse que el factor
de potencia es igual a uno. Por lo tanto, el consumo de energía del
compresor puede determinarse por la siguiente fórmula.
INPUT = VIN x
IIN x 1 (factor de
potencia)
En una etapa S173, se realiza el proceso para
determinar una frecuencia de salida FOUT para activar el compresor
101 así como un valor de presión de admisión LP del mismo. En este
proceso, la frecuencia de salida FOUT puede determinarse
específicamente a partir de la frecuencia de salida del inversor 514
que activa el motor de activación del compresor 531. El valor de
presión de admisión LP puede determinarse específicamente a partir
del valor detectado del sensor de presión de admisión 110.
En una etapa S174, se determina un valor de alta
presión basándose en el consumo de potencia INPUT, la frecuencia de
salida FOUT y el valor de presión de admisión LP. Esta determinación
se realiza de acuerdo con la siguiente fórmula, que usa constantes
de estimación de alta presión KHPLL, KHPFF, KHPII, KHPLF, KHPFI,
KHPLI, KHPL, KHPF, KHPI y KHPC así como un valor de corrección de
alta presión HPHOSEI.
HP = KHPLL x
LP^{2} + KHPFF x FOUT^{2} + KHPII x INPUT^{2} + KHPLF x LP x
FOUT + KHPFI x FOUT x INPUT + KHPLI x LP x INPUT + KHPL x LP + KHPF
x FOUT + KHPI x INPUT + KHPC +
HPHOSEI.
En una etapa S157, se calcula la transmisión de
saturación correspondiente a alta presión TDS basándose en el valor
de alta presión HP calculado en la etapa S174. Para esto puede
usarse la siguiente fórmula.
TDS = A x HP +
B
donde los coeficientes A y B para
calcular la temperatura de saturación correspondiente a alta presión
se determinan por el valor de alta presión HP de acuerdo con una
tabla mostrada en la Fig.
21.
Según la invención, puede controlarse la
cantidad de refrigerante sobrante recogido dentro del receptor de
acuerdo con las situaciones de operación, y puede controlarse el
grado de sobreenfriamiento o sobrecalentamiento dentro del
intercambiador de calor de exterior. Por lo tanto, puede usarse una
cantidad apropiada de refrigerante en el sistema del circuito de
refrigerante para realizar activación eficiente.
Claims (8)
1. Un acondicionador de aire que comprende un
circuito de refrigerante formado de un circuito de refrigerante de
una unidad de exterior que incluye al menos un compresor (101), una
válvula de cuatro vías (102) y un intercambiador de calor de
exterior (103) dispuesto en una unidad de exterior (100), y un
intercambiador de calor de interior (201) dispuesto en una unidad
de interior (200) y conectado a dicho circuito de refrigerante de la
unidad de exterior por una tubería del lado de líquido y una
tubería del lado de gas, en el que
un circuito de derivación que forma una
derivación entre dichas tuberías del lado de líquido y del lado de
gas (131, 132) está provisto de un receptor (121) para recoger
refrigerante líquido, y medios de
conexión-desconexión de refrigerante (128, 129)
dispuestos en una tubería de conexión de tubería de líquido (122)
que conecta dicho receptor (121) a dicha tubería del lado de
líquido (131) y en una tubería de conexión de tubería de gas (123)
que conecta dicho receptor (121) a dicha tubería del lado de gas
(132),
dichos medios de
conexión-desconexión de refrigerante (128, 129) se
controlan basándose en la determinación de presencia/ausencia de
refrigerante sobrante realizada determinando un rendimiento de
intercambio de calor actual de dicho intercambiador de calor de
exterior (103), y de ese modo se controla una cantidad de
refrigerante en dicho receptor (121), y
la presencia/ausencia del refrigerante sobrante
se determina haciendo una comparación entre una temperatura de
salida de dicho intercambiador de calor de exterior (103) y un valor
objetivo de la temperatura de salida de dicho intercambiador de
calor de exterior (103),
caracterizado porque
el valor objetivo de la temperatura de salida de
dicho intercambiador de calor de exterior (103) se determina a
partir de una cantidad de refrigerante que circula y una temperatura
del aire exterior en una operación de enfriamiento.
2. El acondicionador de aire según la
reivindicación 1, en el que dicho medio de
conexión-desconexión de refrigerante está formado
de:
una válvula accionada por motor de la tubería de
líquido (128) dispuesta en dicha tubería del lado de líquido (122)
y que es capaz de controlar un caudal del refrigerante, y
una válvula accionada por motor de la tubería de
gas (129) dispuesta en dicha tubería de conexión de tubería de gas
(123) y que es capaz de controlar un caudal del refrigerante.
3. El acondicionador de aire según la
reivindicación 1, en el que
un valor detectado de un termistor de tubería de
líquido de exterior (112) dispuesto en las inmediaciones de la
salida de dicho intercambiador de calor de exterior (103) se usa
como la temperatura de salida de dicho intercambiador de calor de
exterior (103).
4. El acondicionador de aire según la
reivindicación 1, en el que
el valor objetivo de la temperatura de salida de
dicho intercambiador de calor de exterior (103) se determina a
partir de una frecuencia de operación de dicho compresor (101) y la
temperatura del aire exterior en una operación de enfriamiento.
5. El acondicionador de aire según la
reivindicación 1, en el que
el valor objetivo de la temperatura de salida de
dicho intercambiador de calor de exterior (103) se corrige
basándose en una desviación en un control de sobrecalentamiento o un
control de temperatura objetivo de la tubería de
descarga.
descarga.
6. El acondicionador de aire según la
reivindicación 5, en el que
el valor objetivo de la temperatura de salida de
dicho intercambiador de calor de exterior (103) es igual que o
inferior a la temperatura más alta entre, una temperatura de
saturación a alta presión y una temperatura intermedia de
intercambio de calor de dicho intercambiador de calor de exterior
(103).
7. El acondicionador de aire según la
reivindicación 5 ó 6, en el que
el valor objetivo de la temperatura de salida de
dicho intercambiador de calor de exterior (103) es igual que o
superior a una suma de una temperatura del aire exterior actual y
una temperatura predeterminada.
\newpage
8. El acondicionador de aire según la
reivindicación 5, 6 ó 7, en el que
dicha válvula accionada por motor de la tubería
de líquido (128) funciona en la operación de enfriamiento para
abrirse cuando la temperatura de salida de dicho intercambiador de
calor de exterior (103) es inferior a la temperatura objetivo,
y para cerrarse cuando la temperatura de salida
de dicho intercambiador de calor de exterior (103) es superior a la
temperatura objetivo.
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