ES2585562T3 - Aleta de intercambiador de calor, intercambiador de calor y dispositivo de aire acondicionado - Google Patents
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Abstract
Una aleta (5) de un intercambiador (41) de calor de un aparato (1) de aire acondicionado, comprendiendo la aleta (5): - un material (8) de base; - una capa (6) hidrófila; y - una capa (7) resistente a la corrosión prevista entre el material de base y la capa hidrófila; el ángulo de contacto de la superficie de la capa hidrófila con el agua es <= 50 º; caracterizada porque el contenido en agua de la capa hidrófila es de 60-400 mg por dm2 de la superficie de la capa hidrófila.
Description
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
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DESCRIPCION
Aleta de intercambiador de calor, intercambiador de calor y dispositivo de aire acondicionado Campo tecnico
La presente invencion se refiere a una aleta de un intercambiador de calor, a un intercambiador de calor y a un aparato de aire acondicionado tal como se define en las reivindicaciones.
Tecnica anterior
En el pasado se han propuesto aparatos de aire acondicionado tales como el desvelado en el documento de patente 1 (solicitud de patente japonesa abierta a consulta por el publico n.° 2008-215757), por ejemplo, en el que la configuracion de las aletas del intercambiador de calor se disena de modo que cuando se realiza una operacion de refrigeracion por aire y/o una operacion de deshumidificacion, el agua condensada que se adhiere a las superficies de aleta del intercambiador de calor fluye hacia abajo de manera eficaz.
En el aparato de aire acondicionado dado a conocer en la bibliograffa de patente 1, cuando el agua condensada que se adhiere a las superficies de aleta del intercambiador de calor permanece durante mucho tiempo sobre las superficies de aleta incluso cuando se ha detenido el funcionamiento, se han observado los problemas de que se adhieren sustancias transportadas por el aire y/o proliferan bacterias, y surge olor. Para resolver tales problemas, no solo se forman capas hidrofilas sobre las superficies de aleta, sino que la forma empleada para las aletas es una que impida la retencion del agua condensada, con la finalidad de acortar el tiempo durante el cual permanece agua condensada sobre las superficies de aleta del intercambiador de calor.
Una aleta de un intercambiador de calor segun el preambulo de la presente reivindicacion 1 se da a conocer en el documento JP 2002-162186.
Sumario de la invencion
Problema tecnico
Con la forma de las aletas del intercambiador de calor dado a conocer en la bibliograffa de patente 1 mencionada anteriormente, puesto que se impide la retencion de agua condensada en las superficies de aleta, puede suprimirse la adhesion de sustancias suspendidas en el entorno y/o la proliferacion de bacterias en las superficies de aleta y se reduce el olor que surge.
Los inventores de la presente solicitud han descubierto que, durante la operacion de refrigeracion por aire y/o la operacion de deshumidificacion, se percibe a menudo olor despues de realizar una conmutacion de un estado de termostato encendido, en el que tanto el compresor como el ventilador de interior del aparato de aire acondicionado estan accionados, a un estado de termostato apagado en el que el compresor se detiene y el ventilador de interior continua accionandose (antes de que se haga una transicion de vuelta al estado de termostato encendido).
Basandose en el conocimiento anterior, se cree que el olor que surge del aparato de aire acondicionado puede reducirse mas que en la practica convencional, y se ha examinado la existencia de nuevas causas de olor, que son diferentes de las causas relacionadas con el agua condensada sobre las superficies de aleta del intercambiador de calor, tal como la adhesion de sustancias suspendidas en el entorno y/o el crecimiento de bacterias mientras se ha detenido el funcionamiento, tal como se ha examinado en la bibliograffa de patente 1 mencionada anteriormente.
Como resultado de examinar estos puntos, los inventores creen que puesto que el olor se percibe a menudo cuando el agua condensada se ha evaporado de las superficies de aleta del intercambiador de calor despues de realizar una conmutacion al estado de termostato apagado, entre los diversos componentes odoffferos, un componente odofffero espedfico que tiene una presion de vapor inferior a la del agua condensada (es decir un componente odofffero que tiende a gasificarse despues del agua condensada) es particularmente la causa del olor.
Ademas, como resultado de examenes minuciosos, los inventores han encontrado que, con el componente odofffero espedfico que causa tal olor, el componente odofffero presente con el componente de agua retenido en las capas hidrofilas de las aletas del intercambiador de calor es mas problematico como olor percibido despues de la conmutacion al estado de termostato apagado que el componente odofffero presente con el agua condensada sobre las superficies de las aletas del intercambiador de calor. En vista de esto, tras examinar la configuracion y/o caracteffsticas de aletas que influyen en la cantidad del componente odofffero espedfico retenido en el intercambiador de calor, los inventores han descubierto que la cantidad de componente de agua (el contenido en agua) retenido en las capas hidrofilas de las aletas del intercambiador de calor es la causa de la variacion en la cantidad del componente odofffero espedfico retenido en las aletas.
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Por ello, los inventores creen que el olor percibido tras la conmutacion al estado de termostato apagado puede posiblemente minimizarse minimizando el contenido en agua de las capas hidrofilas de las aletas.
Sin embargo, cuando simplemente un bajo contenido en agua es la unica cualidad de las capas hidrofilas de las aletas del intercambiador de calor, la hidrofilicidad de las superficies de aleta se reduce al mismo tiempo; por tanto, el agua condensada se repele por las superficies de las aletas del intercambiador de calor antes de dispersarse hacia el interior de la habitacion, y el rendimiento disminuye debido a un aumento en la resistencia de arrastre entre aletas.
La presente invencion se perfecciono tras un examen adicional en vista de lo anterior, siendo un objeto de la misma proporcionar una aleta de un intercambiador de calor, un intercambiador de calor y un aparato de aire acondicionado mediante los cuales se supriman aumentos en la resistencia de arrastre en el intercambiador de calor y la dispersion de agua condensada, y pueda suprimirse asimismo el olor.
Solucion al problema
Una aleta de un intercambiador de calor segun un primer aspecto de la presente invencion es una aleta de un intercambiador de calor de un aparato de aire acondicionado, e incluye un material de base, una capa hidrofila y una capa resistente a la corrosion. La capa resistente a la corrosion esta prevista entre el material de base y la capa hidrofila. El angulo de contacto de la superficie de la capa hidrofila con el agua es de 50 grados o menos. El contenido en agua de la capa hidrofila por dedmetro cuadrado de la superficie de la capa hidrofila es de 400 mg/dm2 o menos. El termino “contenido en agua” en el presente documento es un valor obtenido sumergiendo el extremo inferior de una aleta en 1 mm o mas de agua, registrando la masa como la masa inicial, sumergiendo la aleta en una profundidad de agua predeterminada y dejandola sumergida durante catorce horas, hallando la diferencia entre la masa inicial y la masa medida treinta segundos despues de devolver la aleta a la posicion en la que se midio la masa inicial, y dividiendo esta diferencia entre el area de superficie. El “contenido en agua” se mide en un entorno que tiene una temperatura atmosferica de 28 °C, y la muestra usada en la medicion se seca durante al menos dieciseis horas en un secador a 80 °C. El area de superficie es el area de superficie total de las superficies frontal y trasera.
Con esta aleta de un intercambiador de calor, basandose en el hecho de que se descubrio una correlacion entre el contenido en agua de la capa hidrofila y la cantidad de componente odonfero retenido, el contenido en agua de la capa hidrofila se ajusto a 400 mg/dm2 o menos, y la cantidad de componente odonfero retenido se redujo de manera satisfactoria. Ademas, con esta aleta de un intercambiador de calor, se suprimieron de manera satisfactoria un aumento en la resistencia de arrastre y la dispersion de agua condensada en el intercambiador de calor manteniendo el angulo de contacto de la superficie de la capa hidrofila con el agua en 50 grados o menos, incluso cuando se minimizo el contenido en agua de la capa hidrofila.
Tal como se describio anteriormente, con esta aleta de un intercambiador de calor es posible suprimir los aumentos en la resistencia de arrastre y la dispersion de agua condensada en el intercambiador de calor, y suprimir asimismo el olor.
Una aleta de un intercambiador de calor segun un segundo aspecto de la presente invencion es la aleta de un intercambiador de calor segun el primer aspecto, en la que el angulo de contacto de la superficie de la capa hidrofila con el agua es de 30 grados o menos.
Con esta aleta de un intercambiador de calor, se pueden suprimir de manera mas fiable disminuciones en la resistencia de arrastre entre las aletas del intercambiador de calor y la dispersion de agua condensada.
Una aleta de un intercambiador de calor segun un tercer aspecto de la presente invencion es la aleta de un intercambiador de calor segun el primer o segundo aspecto, en la que el grosor de pelfcula de la capa hidrofila es de 0,1 |im o mas. El grosor de pelfcula de la capa hidrofila en el presente documento es preferiblemente el grosor de pelfcula despues del recubrimiento y secado.
Con esta aleta de un intercambiador de calor puede garantizarse de manera mas fiable la hidrofilicidad en la superficie de la capa hidrofila.
Una aleta de un intercambiador de calor segun un cuarto aspecto de la presente invencion es la aleta de un intercambiador de calor segun cualquiera de los aspectos primero a tercero, en la que la capa hidrofila incluye, como componente de formacion de pelfcula de recubrimiento, cualquiera de: un polfmero configurado a partir de un monomero que tiene uno o al menos dos grupos funcionales hidrofilos seleccionados de un grupo que consiste en un grupo acido carboxflico, un grupo acido sulfonico, un grupo hidroxilo, un grupo amida y un enlace eter; un copolfmero configurado incluyendo el monomero mencionado anteriormente; o una mezcla del polfmero mencionado anteriormente y el copolfmero mencionado anteriormente.
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Un intercambiador de calor segun un quinto aspecto de la presente invencion incluye la aleta de un intercambiador de calor segun cualquiera de los aspectos primero a cuarto.
Un aparato de aire acondicionado segun un sexto aspecto de la presente invencion incluye el intercambiador de calor segun el quinto aspecto, un ventilador para soplar aire en el intercambiador de calor, un compresor y una unidad de control. La unidad de control realiza el control de la operacion de termostato apagado para accionar el ventilador mientras se ha detenido el accionamiento del compresor.
Este aparato de aire acondicionado puede minimizar la cantidad del componente odonfero que surge, incluso cuando se realiza el control de la operacion de termostato apagado mientras permanece agua condensada sobre las superficies de las aletas del intercambiador de calor.
Efectos ventajosos de la invencion
Con la aleta de un intercambiador de calor segun los aspectos primero, cuarto y quinto de la presente invencion es posible suprimir los aumentos en la resistencia de arrastre en el intercambiador de calor y la dispersion de agua condensada, y suprimir asimismo el olor.
Con la aleta de un intercambiador de calor segun el segundo aspecto de la presente invencion es posible suprimir de manera mas fiable disminuciones en la resistencia de arrastre entre las aletas del intercambiador de calor y la dispersion de agua condensada.
Con la aleta de un intercambiador de calor segun el tercer aspecto de la presente invencion, es posible garantizar de manera mas fiable la hidrofilicidad en la superficie de la capa hidrofila.
Con el aparato de aire acondicionado segun el sexto aspecto de la presente invencion es posible minimizar la cantidad del componente odonfero que surge, incluso cuando se realiza el control de la operacion de termostato apagado mientras permanece agua condensada sobre las superficies de las aletas del intercambiador de calor.
Breve descripcion de los dibujos
La figura 1 es un diagrama de configuracion esquematico de un aparato de aire acondicionado segun una realizacion de la presente invencion.
La figura 2 es una vista en seccion transversal esquematica que muestra un ejemplo de una configuracion de la aleta de la presente invencion.
La figura 3 es una vista en seccion transversal esquematica que muestra otro ejemplo de una configuracion de la aleta de la presente invencion.
La figura 4 es un grafico que muestra las relaciones de intensidad de olor y valor integral de un sensor de olor con respecto al contenido en acido acetico de una aleta.
La figura 5 es un grafico que muestra la correlacion entre el valor integral del sensor de olor y una evaluacion sensorial.
La figura 6 es un grafico que muestra la relacion del contenido en componente odonfero de una aleta con respecto al contenido en agua de la aleta.
La figura 7 es un grafico que muestra la relacion del valor integral del sensor de olor con respecto al contenido en agua de la aleta.
La figura 8 es una tabla que muestra los contenidos en agua y los valores integrales de sensor de olor en cada uno de los ejemplos de realizacion y ejemplos comparativos.
La figura 9 es una tabla que muestra el contenido en agua y el angulo de contacto en cada uno de los ejemplos de realizacion y ejemplos comparativos.
Descripcion de realizaciones
A continuacion se describe un aparato 1 de aire acondicionado como una realizacion de la presente invencion con referencia a los dibujos.
La figura 1 es un diagrama de circuito refrigerante que muestra el circuito 10 refrigerante del aparato 1 de aire acondicionado.
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(1) Configuracion esquematica del aparato 1 de aire acondicionado
En el aparato 1 de aire acondicionado, una unidad 2 de exterior usada como dispositivo del lado de fuente de calor y una unidad 4 de interior usada como dispositivo del lado de uso estan conectadas mediante tubos refrigerantes, y se realiza el acondicionamiento de aire en el espacio en el que esta dispuesto el dispositivo del lado de uso. El aparato 1 de aire acondicionado tiene un circuito 10 refrigerante, diversos sensores y una unidad 70 de control.
El circuito 10 refrigerante incluye un compresor 21, una valvula 22 de conmutacion de cuatro vfas, un intercambiador 23 de calor de exterior, una valvula 24 de expansion electromagnetica de exterior, un acumulador 25, ventiladores 26 de exterior, un intercambiador 41 de calor de interior, un ventilador 42 de interior y otros componentes, que estan todos conectados. El compresor 21, la valvula 22 de conmutacion de cuatro vfas, el intercambiador 23 de calor de exterior, la valvula 24 de expansion electromagnetica de exterior, el acumulador 25 y los ventiladores 26 de exterior estan alojados en la unidad 2 de exterior, y el intercambiador 41 de calor de interior y el ventilador 42 de interior estan alojados en la unidad 4 de interior. La cantidad de aire del ventilador 42 de interior se ajusta entre una pluralidad de niveles mediante una unidad 70 de control descrita a continuacion en el presente documento, pero en este caso la maxima cantidad de aire es de 40 a 45 m3/s y la minima cantidad de aire es de 15 a 20 m3/s. La configuracion detallada del intercambiador 41 de calor de interior se describe a continuacion en el presente documento.
La valvula 22 de conmutacion de cuatro vfas puede conmutar entre un ciclo operacion de refrigeracion por aire y un ciclo de operacion de calentamiento por aire. En la figura 1, el estado de conexion cuando se realiza la operacion de refrigeracion por aire se muestra en lmeas continuas, y el estado de conexion cuando se realiza la operacion de calentamiento por aire se muestra en lmeas discontinuas. Durante la operacion de calentamiento por aire, el intercambiador 41 de calor de interior funciona como un enfriador de refrigerante y el intercambiador 23 de calor de exterior funciona como un calentador de refrigerante. Durante la operacion de refrigeracion por aire, el intercambiador 23 de calor de exterior funciona como un enfriador de refrigerante y el intercambiador 41 de calor de interior funciona como un calentador de refrigerante.
Un sensor 43 de temperatura de interior esta previsto en el interior de la unidad 4 de interior. Este sensor 43 de temperatura de interior, que esta dispuesto en un lado que tiene un orificio de entrada para el aire de interior, detecta la temperatura del aire tomado hacia el interior de la unidad 4 de interior desde la habitacion, antes de que el aire pase a traves del intercambiador 41 de calor de interior (es decir, la temperatura de interior).
La unidad 70 de control se configura a partir de una unidad 72 de control de exterior para controlar los instrumentos dispuestos en el interior de la unidad 2 de exterior, una unidad 74 de control de interior para controlar los instrumentos dispuestos en el interior de la unidad 4 de interior, un controlador 71 para recibir diversas entradas de ajuste del usuario y realizar diversas salidas de visualizacion, y diversos sensores, que estan todos conectados mediante una lmea 70a de comunicacion La unidad 70 de control realiza controles sobre el aparato 1 de aire acondicionado.
La unidad 70 de control recibe la seleccion de la operacion de refrigeracion por aire, la operacion de calentamiento por aire y una operacion de deshumidificacion desde el usuario por medio del controlador 71. En la operacion de deshumidificacion, la unidad 70 de control pone la valvula 22 de conmutacion de cuatro vfas en el mismo estado de conexion que en el ciclo de operacion de refrigeracion por aire, y acciona de manera intermitente el ventilador 42 de interior. En la operacion de refrigeracion por aire, la unidad 70 de control realiza el control de modo que hasta que se cumplan unas condiciones predeterminadas basadas en la temperatura de ajuste introducida en el controlador 71, se implementa un estado de termostato encendido en el que tanto el compresor 21 como el ventilador 42 de interior continuan accionandose, y despues de que se cumplan las condiciones predeterminadas hasta que dejen de cumplirse las condiciones predeterminadas de nuevo, se implementa un estado de termostato apagado en el que el compresor 21 se detiene y el ventilador 42 de interior continua accionandose.
(2) Configuracion del intercambiador 41 de calor de interior
El intercambiador 41 de calor de interior es un intercambiador de calor “de tubo y aletas” en el que un grupo de aletas 5 esta dispuesto en una pluralidad con un paso predeterminado en la direccion de grosor de placa, y a traves de las aletas pasa un tubo de transferencia de calor en el que fluye refrigerante por el interior. El grosor de placa de una aleta 5 individual es preferiblemente de 80 a 120 |im, por ejemplo. El paso de aleta es preferiblemente de 1,0 a 2,5 mm, por ejemplo.
(3) Configuracion de aletas 5
Cada una de las aletas 5 del intercambiador 41 de calor de interior tiene un material 8 de base de aluminio, una capa 7 resistente a la corrosion y una capa 6 hidrofila, tal como se muestra en la figura 2.
El material 8 de base de aluminio se configura a partir de aluminio, que es un metal que tiene buena conduccion termica con el fin de mejorar la eficacia del intercambio de calor. El material 8 de base de aluminio puede
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configurarse a partir de aluminio puro o una aleacion de aluminio.
La capa 7 resistente a la corrosion, que esta prevista entre el material 8 de base de aluminio y la capa 6 hidrofila, tiene una capa 7a de resina resistente a la corrosion y una capa 7b cromada. De estas capas, la capa 7b cromada es una capa resistente a la corrosion formada realizando un tratamiento de cromado sobre la superficie del material 8 de base de aluminio. La capa 7a de resina resistente a la corrosion es una capa resistente a la corrosion configurada partir de una o al menos dos resinas seleccionadas del grupo que consiste en una resina epoxfdica, una resina acnlica, una resina de uretano y una resina fenolica. Desde el punto de vista de que se consiga facilmente una buena adhesion entre el material 8 de base de aluminio y la capa 6 hidrofila, se prefiere una resina epoxfdica, que puede curarse termicamente.
La capa 7a de resina resistente a la corrosion puede omitirse segun sea apropiado segun el entorno de uso y/o la aplicacion, y puede proporcionarse una capa 206 hidrofila sobre la superficie de una capa 207 cromada (una capa resistente a la corrosion) para proteger un material 208 de base de aluminio, como en la aleta 205 mostrada en la figura 3, por ejemplo.
La capa 6 hidrofila constituye la capa de superficie de la aleta 5 del intercambiador 41 de calor de interior. Los detalles de la capa hidrofila de la presente invencion se proporcionan a continuacion.
(4) Configuracion de la capa hidrofila
En la capa hidrofila, el angulo de contacto con el agua en la superficie es de 50 grados o menos, y el contenido en agua de la capa hidrofila por decimetre cuadrado de la superficie de la capa hidrofila es de 400 mg/dm2 o menos.
El angulo de contacto con el agua en la superficie de la capa hidrofila no esta particularmente limitado siempre que sea de 50 grados o menos, pero desde el punto de vista de minimizar adicionalmente la resistencia de arrastre contra el aire que pasa a traves del intercambiador de calor e impedir que el agua condensada se disperse hacia el interior de la habitacion, el angulo es preferiblemente de 40 grados o menos, y mas preferiblemente de 30 grados o menos. El angulo de contacto en el presente documento es un valor medido segun el metodo presentado en “JIS R 3257: Wettability test method of substrate glass surfaces”.
El contenido en agua de la capa hidrofila es la masa del componente de agua que puede retenerse en una parte de grosor (la parte entre la superficie y la capa resistente a la corrosion) correspondiente a 1 dm2 de la superficie de la capa hidrofila. Para una aleta lo suficientemente seca, la masa cuando se sumerge el extremo inferior de la aleta en 1 mm o mas de agua a temperatura ambiente es la masa inicial, la aleta se deja sumergida durante catorce horas en una profundidad de agua predeterminada, se mide la masa treinta segundos despues de volver a la posicion en la que se midio la masa inicial, y la diferencia entre esta masa y la masa inicial se divide entre el area de superficie para encontrar el valor del contenido en agua de la capa hidrofila (denominado a continuacion simplemente “contenido en agua”). El “contenido en agua” se midio en un entorno a temperatura ambiente a una temperatura atmosferica de 28 °C, y la muestra usada en la medicion se seco durante dieciseis horas o mas en un secador a 80 °C. El area de superficie es la suma total de las areas de superficie tanto de la superficie frontal como de la posterior. El lfmite superior del contenido en agua de la capa hidrofila no esta particularmente limitado siempre que sea de 400 mg/dm2 o menos, pero desde el punto de vista de reducir el componente odonfero retenido, el lfmite superior es preferiblemente de 300 mg/dm2 o menos, mas preferiblemente de 240 mg/dm2 o menos, y lo mas preferiblemente de 180 mg/dm2 o menos. El lfmite inferior del contenido en agua de la capa hidrofila no esta particularmente limitado, pero, debido a que la hidrofilicidad de la superficie de la capa hidrofila tiende a disminuir cuando el contenido en agua de la capa hidrofila es demasiado bajo, el lfmite inferior es preferiblemente de 60 mg/dm2 o mas.
La combinacion del angulo de contacto y el contenido en agua de la capa hidrofila no esta particularmente limitada siempre que cumpla las condiciones mencionadas anteriormente, pero es preferible que el angulo de contacto sea de 5 a 40 grados y el contenido en agua sea de 60 a 240 mg/dm2, y es mas preferible que el angulo de contacto sea de 5 a 30 grados y el contenido en agua sea de 90 a 210 mg/dm2.
El grosor de pelreula de la capa hidrofila no esta particularmente limitado, pero es preferiblemente de 0,1 |im o mas con el fin de garantizar una hidrofilicidad suficiente. El lfmite superior del grosor de pelreula de la capa hidrofila no esta particularmente limitado, pero es preferiblemente de 10 |im o menos desde el punto de vista de presentar un rendimiento de intercambio de calor suficiente garantizando el espacio entre aletas y minimizando la resistencia de arrastre.
El material de la capa hidrofila no esta particularmente limitado siempre que cumpla las condiciones del contenido en agua y el angulo de contacto, pero el material puede incluir, como componente de formacion de recubrimiento de pelreula, cualquiera de: (i) un polfmero configurado a partir de un monomero que tiene uno o al menos dos grupos funcionales hidrofilos seleccionados del grupo que consiste en un grupo acido carboxflico, un grupo acido sulfonico, un grupo hidroxilo, un grupo amida y un enlace eter; (ii) un copolfmero configurado incluyendo el monomero mencionado anteriormente; o (iii) una mezcla del polfmero mencionado anteriormente y el copolfmero mencionado anteriormente. Estos grupos funcionales pueden seleccionarse segun sea apropiado con el fin de ajustar el grado de
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hidrofilicidad conferido a la capa hidrofila. De estos grupos, algunos o todos de entre el grupo acido carbox^lico y/o el grupo acido sulfonico pueden ser una sal de metal alcalino. Ejemplos de la sal de metal alcalino incluyen sal de litio, sal de sodio, sal de potasio, y similares, de las que se prefiere la sal de sodio. Posibles ejemplos de la resina que contiene el polfmero o copolfmero en de (i) a (iii) anteriores incluyen, espedficamente, una resina de poli(alcohol vimlico) (poli(alcohol vimlico) y un derivado del mismo), una resina de poliacrilamida (poliacrilamida y un derivado de la misma), una resina de poli(acido acnlico) (poli(acido acnlico) y un derivado del mismo), una resina de celulosa (por ejemplo, carboximetilcelulosa de sodio, carboximetilcelulosa de amonio), una resina de polietilenglicol (por ejemplo, polietilenglicol, poli(oxido de etileno)), y similares. Las resinas en de (i) a (iii) pueden incluir sflice dispersable en agua (sflice coloidal), silicato alcalino (vidrio soluble), o similares, por ejemplo.
(5) Fabricacion de la aleta 5 de intercambiador 41 de calor de interior
El metodo para fabricar el intercambiador 41 de calor de interior descrito anterior no esta particularmente limitado.
Por ejemplo, una aleta puede obtenerse tratando con cromato y secando el material de base de aluminio preparado, recubriendo la superficie cromada con la resina que constituye la capa de resina resistente a la corrosion, secando el recubrimiento, aplicando entonces un recubrimiento de la resina que constituye la capa hidrofila, y secando el recubrimiento. Estas etapas de secado pueden realizarse mediante calentamiento.
El material de base de aluminio descrito anteriormente puede tener una pluralidad de aberturas formadas con anterioridad a traves de las cuales han de pasar tubos de transferencia de calor. La pluralidad de aberturas puede proporcionarse despues de formar la capa hidrofila.
Una pluralidad de aletas obtenidas de esta manera se alinean en la direccion del grosor de placa, se insertan tubos de transferencia de calor a traves de las aberturas, estado en el cual los tubos de transferencia de calor se tratan para que se expandan, mediante lo cual se solidarizan la pluralidad de aletas y tubos de transferencia de calor y se obtiene un intercambiador de calor.
El intercambiador de calor obtenido de esta manera se incorpora como un intercambiador de calor de lado de uso del ciclo de refrigeracion, mediante lo cual puede obtenerse el intercambiador 41 de calor de interior descrito anteriormente.
(6) Accion
Tal como se describio anteriormente, cuando se esta realizando la operacion de refrigeracion por aire y/o la operacion de deshumidificacion y la unidad 70 de control implementa el estado de termostato encendido de accionar continuamente tanto el compresor 21 como el ventilador 42 de interior, fluye refrigerante enfriado hacia el interior de los tubos de transferencia de calor del intercambiador 41 de calor de interior. Las aletas 5 tambien se enfnan de ese modo, el componente de agua en el aire que fluye sobre las superficies de las aletas 5 se condensa, y el agua condensada se adhiere a las superficies de las aletas 5. Dado que las superficies de las aletas 5 tienen la hidrofilicidad de las capas 6 hidrofilas, el agua condensada se asienta sobre las superficies en vez de formar gotas y no se dispersa hacia el interior de la habitacion junto con el flujo de aire acondicionado. Ademas, debido a que el agua se esparce sobre las superficies debido a la hidrofilicidad de las capas 6 hidrofilas, pueden suprimirse aumentos en la resistencia de arrastre sin estrechar los espacios entre las aletas 5, y puede garantizarse una capacidad de intercambio de calor suficiente. La cantidad de agua condensada retenida en las capas 6 hidrofilas tambien se mantiene en un mmimo debido a que el contenido en agua se ajusta para que sea bajo. En el estado de termostato encendido, el agua condensada que no pudo retenerse en las superficies de las aletas 5 fluye hacia abajo por las superficies de las aletas 5, cae en un deposito de desague (no mostrado), y alcanza un canal de desague en el que se somete a un tratamiento de desague. Gran parte del agua condensada en la que se ha disuelto el componente odonfero se somete a un tratamiento de aguas residuales.
Despues de que el estado de termostato encendido haya continuado durante algun tiempo, cuando se cumple una condicion predeterminada en el entorno de interior, la unidad 70 de control detiene el funcionamiento del compresor 21 e implementa el estado de termostato apagado de accionar de manera continua el ventilador 42 de interior hasta que deje de cumplirse la condicion predeterminada de nuevo. Parte del agua condensada sobre las superficies de las aletas 5 del intercambiador 41 de calor de interior alcanza el canal de desague desde el deposito de desague para someterse al tratamiento de desague, mientras que el resto se gasifica. Despues, cuando las superficies de las capas 6 hidrofilas de las aletas 5 se secan, los interiores de las capas 6 hidrofilas de las aletas 5 comienzan a secarse, y el componente de agua retenido en los interiores de las capas 6 hidrofilas se mantiene en un mmimo. Por tanto, dado que la cantidad del componente odonfero disuelto en el componente de agua retenido en los interiores de las capas 6 hidrofilas tambien se mantiene en un mmimo, tambien puede reducirse suficientemente la cantidad del componente odonfero soplado hacia fuera del intercambiador 41 de calor de interior hacia el interior de la habitacion en el estado de termostato apagado.
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(7) Ejemplo de aleta
A continuacion se muestra una descripcion detallada de los resultados de examinar un ejemplo de una aleta del intercambiador de calor que puede emplearse en la realizacion anterior.
(7-1) Muestras
Tal como se describe a continuacion en el presente documento, se prepararon aletas para muestras correspondientes a los ejemplos de realizacion 1 a 3 y ejemplos comparativos 1 a 4, y se comparo el grado de olor que surge a partir de cada muestra. Se prepararon muestras de diferente calidad ajustando el grado de tratamiento con plasma y/o tratamiento oxidante para hidrofilizar las superficies de las capas hidrofilas en las muestras preparadas, y ajustando el grado de calentamiento, la cantidad de agente de reticulacion anadido, y/o el tipo de agente de reticulacion para hidrofobizar los interiores de las capas hidrofilas.
(7-2) Componente odonfero que va a evaluarse
Una condicion era que el componente odonfero en cuestion fuese soluble en agua dado que el componente odonfero podfa retenerse junto con el agua condensada en los interiores de las capas hidrofilas. Puesto que el componente odonfero en cuestion se produce despues de que el agua condensada se volatilice en las superficies de las capas hidrofilas de las aletas, una condicion era que el componente odonfero tuviera la propiedad de ser menos volatil que el agua a la temperatura a la que se usa el intercambiador de calor del aparato de aire acondicionado. En la practica convencional, los objetos han sido acidos grasos notificados como objetos incluidos en la calidad de aire, siendo los acidos grasos ejemplos tfpicos de componentes odonferos en el campo tecnico relevante. Puesto que el experimento implica una evaluacion sensorial, otra condicion era que el objeto tuviera un efecto comparativamente pequeno sobre una persona. Ademas, por lo que respecta al lfmite de deteccion del sensor de olor que usado, una condicion era que el sensor de olor pudiese detectar el componente incluso a bajas concentraciones de un umbral reconocible que afectara a la mayona de la gente (la minima cantidad reconocible de estfmulo para cualquier tipo de olor).
En el presente documento, se empleo acido acetico como componente odonfero que cumplfa las condiciones descritas anteriormente.
La presion de vapor del acido acetico a 20 °C, en 1,5 kPa, es menor que la presion de vapor de agua en las mismas condiciones, que es de 2,3 kPa. El sensor de olor usado en este caso pudo detectar suficientemente el acido acetico en el umbral reconocible (0,006 ppm).
(7-3) Metodo de experimento
Los intercambiadores de calor de los ejemplos de realizacion y los ejemplos comparativos se configuraron usando aletas modelo, los intercambiadores de calor se configuraron en una temperatura de 25 + 0,5 °C y una humedad relativa del 70 + 5 %, y el experimento se realizo canalizando agua de enfriamiento en lugar del refrigerante a las partes equivalentes a los tubos de transferencia de calor. Se uso agua fna a 8 °C como agua de enfriamiento. Los modelos de intercambiador de calor configurados en el presente caso teman grupos de aletas alineados con un paso de aleta de intervalos de 1,2 mm y un total de 250 a 270 mm en la direccion del grosor de placa, y los tubos de transferencia de calor que pasaban a traves de los grupos de aletas teman un diametro de 6 a 8 mm y una longitud eficaz total de 400 mm en dos filas.
Se dispuso un ventilador aguas arriba de cada intercambiador de calor, y cada ventilador tema una relacion dispuesta de modo que el flujo de aire pasaba entre las aletas. La velocidad de suministro de aire a los intercambiadores de calor fue de 1,5 m/s.
El sensor de olor tomo mediciones del aire que flrna a traves del intercambiador de calor en una posicion a 0,1 m aguas abajo del intercambiador de calor. El sensor de olor usado en el presente documento fue el producto: indicador de nivel de olor portatil XP-329 III R, fabricado por New Cosmos Electric Co., Ltd.
En la prueba sensorial, se uso la percepcion de olor de una persona en la misma posicion que el sensor de olor.
Antes de usarse en las pruebas, los intercambiadores de calor se sumergieron durante dos horas en un bano lleno con una solucion acuosa que tema una concentracion de acido acetico del 5 % en peso, despues de lo cual se sumergieron los intercambiadores de calor una segunda vez en un bano lleno con agua pura con el fin de eliminar la solucion acuosa con acido acetico que permaneda sobre las superficies de aleta de los intercambiadores de calor. La solucion acuosa con acido acetico que permaneda sobre las superficies de aleta de los intercambiadores de calor se elimino de ese modo sustancialmente, haciendo posible evaluar el acido acetico retenido solo en los interiores de capa hidrofila de las aletas.
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Tras someterse a la adhesion de acido acetico, a los intercambiadores de calor se les suministro un flujo de aire desde los ventiladores y se canalizo agua fna (8 °C) a los tubos de transferencia de calor con el fin de recrear las condiciones de la operacion de termostato encendido en el caso de un ciclo de refrigeracion real, y se continuo este proceso hasta que el agua condensada que se formaba sobre las superficies de aleta comenzo a gotear.
Cuando el agua condensada goteo hacia abajo desde las aletas, se detuvo el flujo de agua de enfriamiento a los tubos de transferencia de calor mientras que el flujo de aire continuo suministrandose mediante los ventiladores con el fin de recrear las condiciones de la operacion de termostato apagado en el caso de un ciclo de refrigeracion real. La prueba de sensor de olor y la sensorial se realizaron comenzando en el momento en el que se detuvo el flujo de agua de enfriamiento a los tubos de transferencia de calor. Las mediciones del sensor de olor se completaron en el momento en el que el valor detectado por el sensor de olor alcanzo 0. La prueba sensorial continuo de manera similar hasta que la persona ya no experimentaba el olor.
(7-4) Confirmacion de la correlacion de los valores
Antes de que se llevasen a cabo las pruebas de los ejemplos de realizacion y los ejemplos comparativos, se prepararon una pluralidad de muestras que teman diferentes contenidos en acido acetico con el fin de confirmar que habfa una correlacion entre la cantidad de acido acetico retenido en las capas hidrofilas y el olor realmente medido. Espedficamente, se prepararon muestras que teman diferentes cantidades de componente odonfero (cantidades de acido acetico restante) retenido en las capas hidrofilas variando la concentracion de acido acetico en el bano para sumergir los intercambiadores de calor para cada muestra. Entonces, se usaron estas muestras para llevar a cabo el experimento descrito anteriormente, y se evaluaron los valores integrales del componente de olor detectado por el sensor de olor (la cantidad total desde la deteccion inicial de olor hasta que dejo de detectarse olor) asf como la intensidad de olor. La intensidad de olor es una cuantificacion numerica segun el metodo de visualizacion de intensidad de olor de seis estados (0: sin olor, 1: se percibe un olor, 2: el olor es debil pero de tipo discernible, 3: el olor puede experimentarse facilmente, 4: el olor es fuerte, 5: el olor es intenso), que es un metodo para evaluar olores comunes. Se midio la masa de acido acetico contenida en 1 g de una muestra de la aleta del intercambiador de calor usando un CG-EM. La figura 4 muestra la relacion de la intensidad de olor con respecto al contenido en acido acetico por gramo de aleta de las muestras entendidas tal como se describio anteriormente, y la relacion del valor detectado del sensor de olor (un mdice de olor visualizado en una pantalla como el valor medido del sensor de olor) con respecto al mismo contenido en acido acetico. Segun el grafico de la figura 4, se confirmo que tanto la relacion de la intensidad de olor con respecto al contenido en acido acetico por gramo de aleta como la relacion del valor detectado del sensor de olor con respecto al contenido en acido acetico por gramo de aleta eran relaciones proporcionales. Tal como se describio anteriormente, hay una correlacion entre el acido acetico retenido por las capas hidrofilas de las aletas y la intensidad de olor experimentada por una persona.
En este caso, debido a que la finalidad es, en ultima instancia, reducir el componente odonfero que experimenta una persona, es preferible medir el grado de olor experimentado realmente por una persona, pero el sensor de olor descrito anteriormente se uso con el fin de preservar la objetividad de la evaluacion. El grafico de la figura 5 muestra resultados obtenidos llevando a cabo simultaneamente una evaluacion sensorial y tomando medidas con el sensor de olor en los diferentes tipos de muestras. Tal como se muestra en el grafico en la figura 5, se establece una relacion proporcional entre el valor integral de la evaluacion sensorial y el valor integral de componente odonfero medido usando el sensor de olor, y se confirmo a partir del valor detectado del sensor de olor usado en este caso que habfa una presencia objetiva de olor experimentado por una persona.
Ademas, el grafico de la figura 6 muestra el resultado de hallar la correlacion entre la masa de componente de agua que puede retenerse en la parte de grosor (la parte entre la superficie y la capa resistente a la corrosion) correspondiente a 1 dm2 de la superficie de una capa hidrofila de una aleta del intercambiador de calor, y el contenido en acido acetico por gramo de aleta del intercambiador de calor. El contenido en agua de la aleta era un valor obtenido sumergiendo el extremo inferior de una aleta suficientemente seca a temperatura ambiente en 1 mm o mas de agua, registrando la masa como la masa inicial, sumergiendo la aleta en una profundidad de agua predeterminada y dejandola sumergida durante catorce horas, hallando la diferencia entre la masa inicial y la masa medida treinta segundos despues de devolver la aleta a la posicion en la que se midio la masa inicial, y dividiendo esta diferencia entre el area de superficie. El “contenido en agua” se midio en un entorno a temperatura ambiente a una temperatura atmosferica de 28 °C, y la muestra usada en la medicion se seco durante al menos dieciseis horas en un secador a 80 °C. El area de superficie era el area de superficie total de las superficies frontal y trasera. Se midio la masa de acido acetico contenida en una muestra de un gramo de la aleta del intercambiador de calor usando un CG-EM. Tal como se muestra en el grafico de la figura 6 descrito anteriormente, se confirmo que habfa una relacion proporcional entre el contenido en agua de la aleta y el contenido en acido acetico de la aleta. De ese modo, puede concluirse que cuando la aleta tiene un alto contenido en agua, la masa de acido acetico contenida en la aleta tambien aumenta.
Tal como se describio anteriormente, puede concluirse a partir de las relaciones confirmadas en las figuras 4, 5 y 6 que, cuando el contenido en agua de la aleta del intercambiador de calor es alto, el contenido en acido acetico como componente odonfero aumenta, el valor detectado por el sensor de olor aumenta y la intensidad de olor experimentada por una persona aumenta.
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Basandose en las relaciones descritas anteriormente, tras especificar el valor integral del sensor de olor correspondiente a la condicion de concentracion del componente odonfero cuando era posible reducir de manera eficaz el olor experimentado por una persona, fue evidente que el valor integral del sensor de olor debfa ser de 4000 o menos. Segun el grafico que muestra la relacion entre el contenido en agua de la aleta y el valor integral del sensor de olor en la figura 7, fue evidente que en la capa hidrofila de la aleta del intercambiador de calor que cumplio la condicion de componente odonfero, la condicion de contenido en agua era de 400 mg/dm2 o menos.
<Ejemplos de realizacion>
Se prepararon muestras que teman las siguientes condiciones como muestras de los ejemplos de realizacion y los ejemplos comparativos.
(Ejemplo de realizacion 1)
Para el ejemplo de realizacion 1, se preparo una muestra que tema un contenido en agua de 155 mg/dm2 en la capa hidrofila.
(Ejemplo de realizacion 2)
Para el ejemplo de realizacion 2, se preparo una muestra que tema un contenido en agua de 190 mg/dm2 en la capa hidrofila.
(Ejemplo de realizacion 3)
Para el ejemplo de realizacion 3, se preparo una muestra que tema un contenido en agua de 120 mg/dm2 en la capa hidrofila.
(Ejemplo comparativo 1)
Para el ejemplo comparativo 1, se preparo una muestra (nombre de producto: CC430, fabricado por Sumitomo Light Metal Industries, Ltd.) que tema un contenido en agua de 1300 mg/dm2 en la capa hidrofila.
(Ejemplo comparativo 2)
Para el ejemplo comparativo 2, se preparo una muestra (nombre de producto: CC431, fabricado por Sumitomo Light Metal Industries, Ltd.) que tema un contenido en agua de 850 mg/dm2 en la capa hidrofila.
(Ejemplo comparativo 3)
Para el ejemplo comparativo 3, se preparo una muestra (nombre de producto: KS130B, fabricado por Kobe Steel, Ltd.) que tema un contenido en agua de 480 mg/dm2 en la capa hidrofila.
(Ejemplo comparativo 4)
Para el ejemplo comparativo 4, se preparo una muestra que tema un contenido en agua de 120 mg/dm2 en la capa hidrofila.
La figura 8 muestra el contenido en agua y el valor integral de los sensores de olor en los ejemplos de realizacion 1 a 3 y los ejemplos comparativos 1 a 4. Segun los resultados mostrados en la figura 8, el componente odonfero era un problema debido al alto contenido en agua en los ejemplos comparativos 1 a 3, y en los ejemplos de realizacion 1 a 3 y el ejemplo comparativo 4, se resolvio de manera satisfactoria el problema del componente odonfero puesto que el contenido en agua pudo mantenerse en un mmimo.
Ademas, en cuanto a la calidad de las capas hidrofilas, se mantuvo de manera satisfactoria la resistencia de arrastre en un mmimo cuando se usaron las aletas en intercambiadores de calor, y se midieron los angulos de contacto en los ejemplos de realizacion 1 a 3 y ejemplos comparativos 1 a 4 con el fin de examinar los angulos de contacto a los que puede evitarse la dispersion del agua condensada.
- El
- angulo de contacto en la superficie de la capa hidrofila de la muestra en el ejemplo de realizacion 1 era de
- 15
- grados.
- El
- angulo de contacto en la superficie de la capa hidrofila de la muestra en el ejemplo de realizacion 2 era de
- 27
- grados.
- El
- angulo de contacto en la superficie de la capa hidrofila de la muestra en el ejemplo de realizacion 3 era de
- 13
- grados.
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El angulo de contacto en la superficie de la capa hidrofila de la muestra del ejemplo comparativo 1 era de 20 grados.
El angulo de contacto en la superficie de la capa hidrofila de la muestra del ejemplo comparativo 2 era de 11,4 grados.
El angulo de contacto en la superficie de la capa hidrofila de la muestra del ejemplo comparativo 3 era de 40 grados.
El angulo de contacto en la superficie de la capa hidrofila de la muestra del ejemplo comparativo 4 era de 77 grados.
La resistencia de arrastre de los intercambiadores de calor en el presente documento se mantuvo en un mmimo, y el angulo de contacto de las superficies de las capas hidrofilas con respecto al agua, al que la dispersion del agua condensada pudo suprimirse, era de 50 grados o menos. Este valor de angulo de contacto se establecio como el angulo de contacto que cumplfa la condicion de que la razon de resistencia de arrastre entre una resistencia de arrastre A y una resistencia de arrastre B a continuacion (resistencia de arrastre B/resistencia de arrastre A) fuese de 1,54 o menos. La resistencia de arrastre A es la resistencia de arrastre cuando un modelo de intercambiador de calor que tiene un paso de aleta de intervalos de 1,2 mm se configuro en un entorno en el que la velocidad del aire en la superficie frontal del intercambiador de calor era de 1,5 m/s, la temperatura de bulbo seco cuando las superficies de las capas hidrofilas de las aletas estaban secas era de 21 °C, y la temperatura de bulbo humedo era de 15 °C; y el intercambiador de calor se hizo funcionar durante dos horas mientras la temperatura del refrigerante que pasaba a traves de los tubos de transferencia de calor era de 50 °C. La resistencia de arrastre B es el valor de resistencia de arrastre cuando el modelo de intercambiador de calor se configuro en un entorno en el que la velocidad del aire en la superficie frontal del intercambiador de calor era de 1,5 m/s, la temperatura de bulbo seco cuando las superficies de las capas hidrofilas de las aletas estaban secas era de 27 °C, y la temperatura de bulbo humedo era de 19,5 °C; y el intercambiador de calor se hizo funcionar durante ocho horas mientras la temperatura del refrigerante que pasaba a traves de los tubos de transferencia de calor era de 5 °C, produciendo agua condensada sobre las superficies de las aletas. El angulo de contacto era un valor grande; es decir, 90 grados, cuando se produjo agua condensada en el modelo con las condiciones anteriores y se confirmo la dispersion de agua condensada cuando se suministro un flujo de aire a una velocidad de aire local de 2,5 m/s o mas, y, por tanto, era una condicion que el angulo de contacto en las superficies de las capas hidrofilas de las aletas del intercambiador de calor en la presente invencion fuese de 50 grados o menos.
Basandose en los valores de los ejemplos de realizacion y ejemplos comparativos descritos anteriormente, la figura 9 muestra la relacion entre el contenido en agua y el angulo de contacto en los ejemplos de realizacion 1 a 3 y los ejemplos comparativos 1 a 4. Segun los resultados mostrados en la figura 9, los angulos de contacto en los ejemplos de realizacion 1 a 3 y los ejemplos comparativos 1 a 3 eran todos de 50 grados o menos, cumpliendo la condicion. Sin embargo, en el ejemplo comparativo 4, aunque el contenido en agua era de manera satisfactoria de 400 mg/dm2
0 menos, era evidente que la condicion no se cumplio ya que el angulo de contacto era de al menos 50 grados.
Aplicabilidad industrial
Con la aleta del intercambiador de calor, el intercambiador de calor y el aparato de aire acondicionado de la presente invencion es posible suprimir aumentos en la resistencia de arrastre y/o la dispersion de agua y reducir la produccion de olor incluso cuando se adhiere agua condensada a las superficies de aleta y, por tanto, la presente invencion es particularmente util cuando se usa en un aparato de aire acondicionado que realiza al menos una operacion de refrigeracion por aire y/o una operacion de deshumidificacion.
Lista de simbolos de referencia
1 Aparato de aire acondicionado
5 Aleta (aleta de intercambiador de calor)
6 Capa hidrofila
7 Capa resistente a la corrosion
8 Material de base de aluminio (material de base)
41 Intercambiador de calor de interior (intercambiador de calor)
Lista de citas Bibliografia de patentes
<Documento de patente 1> Solicitud de patente japonesa abierta a consulta por el publico n.° 2008-215757
Claims (6)
- 5101520253035REIVINDICACIONES1. Una aleta (5) de un intercambiador (41) de calor de un aparato (1) de aire acondicionado, comprendiendo la aleta (5):- un material (8) de base;- una capa (6) hidrofila; y- una capa (7) resistente a la corrosion prevista entre el material de base y la capa hidrofila;el angulo de contacto de la superficie de la capa hidrofila con el agua es < 50 °; caracterizada porque 2el contenido en agua de la capa hidrofila es de 60-400 mg por dm de la superficie de la capa hidrofila.
- 2. La aleta segun la reivindicacion 1, en la que el angulo de contacto de la superficie de la capa hidrofila con el agua es < 30°.
- 3. La aleta segun la reivindicacion 1 o 2, en la que la capa hidrofila tiene un grosor de pelfcula de > 0,1 |im.
- 4. La aleta segun cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en la que la capa hidrofila incluye, como componente de formacion de pelfcula de recubrimiento, cualquiera de:- un polfmero configurado a partir de un monomero que tiene al menos un grupo funcional hidrofilo seleccionado de un grupo acido carboxflico, un grupo acido sulfonico, un grupo hidroxilo, un grupo amida y un enlace eter;- un copolfmero configurado incluyendo el monomero; o- una mezcla del polfmero y el copolfmero.
- 5. Un intercambiador (41) de calor que comprende la aleta segun cualquiera de las reivindicaciones 1-4.
- 6. Un aparato (1) de aire acondicionado que comprende:- el intercambiador de calor segun la reivindicacion 5;- un ventilador para soplar aire en el intercambiador de calor;- un compresor; y- una unidad de control para realizar un control de la operacion de termostato apagado para accionar el ventilador mientras se ha detenido el accionamiento del compresor.
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