ES2615533T3 - Método para controlar un acondicionador de aire - Google Patents

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ES2615533T3 ES07014397.9T ES07014397T ES2615533T3 ES 2615533 T3 ES2615533 T3 ES 2615533T3 ES 07014397 T ES07014397 T ES 07014397T ES 2615533 T3 ES2615533 T3 ES 2615533T3
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Abstract

Un método para controlar un acondicionador de aire que tiene un ciclo de refrigeración que incluye un compresor (11), un intercambiador de calor exterior (13), una válvula de expansión (14), y un intercambiador de calor interior (15), estando el método caracterizado por comprender: una etapa de detectar una temperatura Te del intercambiador de calor exterior (13) a partir de una salida del intercambiador de calor exterior (13) y una temperatura Ti del intercambiador de calor interior (15) en un centro de una tubería que pasa a través del intercambiador de calor interior (15); una etapa de calcular la diferencia Tx (>= Te - Ti), y una etapa de controlar un grado de apertura de la válvula de expansión (14) y/o el número de rotaciones de un ventilador exterior (13a) del intercambiador de calor exterior (13) de tal manera que la diferencia Tx (>= Te - Ti) entre la temperatura Te del intercambiador de calor exterior (13) y la temperatura Ti del intercambiador de calor interior (15) está dentro de un intervalo predeterminado, en un modo de enfriamiento en un entorno de baja temperatura del aire exterior.

Description

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DESCRIPCION
Metodo para controlar un acondicionador de aire Antecedentes de la invencion
La presente invencion se refiere a un metodo para controlar un acondicionador de aire y, mas espedficamente, a un metodo para controlar una operacion de enfriamiento de un acondicionador de aire en un entorno de baja temperatura del aire exterior.
En general, los acondicionadores de aire tienen un ciclo de refrigeracion que incluye un compresor, una valvula de cuatro vfas, un intercambiador de calor exterior, una valvula de expansion y un intercambiador de calor interior. En el invierno en el que la temperatura del aire exterior es en general baja, el acondicionador de aire realiza una operacion de calentamiento para hacer circular un gas refrigerante de alta presion y alta temperatura descargado del compresor en el orden de la valvula de cuatro vfas, el intercambiador de calor interior, la valvula de expansion, el intercambiador de calor exterior, la valvula de cuatro vfas y el compresor, usando de este modo el intercambiador de calor interior y el intercambiador de calor exterior como un condensador y un evaporador, respectivamente.
Por otra parte, en el verano en el que la temperatura del aire exterior es en general alta, el acondicionador de aire realiza una operacion de refrigeracion para hacer circular un gas refrigerante de alta presion y alta temperatura descargado del compresor en el orden de la valvula de cuatro vfas, el intercambiador de calor exterior, la valvula de expansion, el intercambiador de calor interior, la valvula de cuatro vfas y el compresor, usando de este modo el intercambiador de calor exterior y el intercambiador de calor interior como el condensador y el evaporador, respectivamente. Ademas de este tipo de acondicionador de aire, se ponen en el mercado los acondicionadores de aire que tienen una funcion de deshumidificacion o una funcion de recalentamiento y deshumidificacion.
En los ultimos anos, espedficamente, se han proporcionado muchas fuentes de calor, tales como aparatos iluminadores o electronicos, en una habitacion tal como en una oficina. Por lo tanto, en muchos casos, el acondicionador de aire funciona en un modo de refrigeracion incluso en un entorno de baja temperatura del aire exterior en el que la temperatura del aire exterior es igual o menor que, por ejemplo, 10 °C.
En la operacion de refrigeracion realizada en el entorno de baja temperatura del aire exterior, asumiendo que es constante una carga interior, cuando la temperatura del aire exterior disminuye, el refrigerante en el intercambiador de calor exterior esta excesivamente sobreenfriado y un refrigerante fluye en el intercambiador de calor exterior como un refrigerante lfquido, lo que da lugar a una reduccion de la cantidad de refrigerante que se hace circular. Por lo tanto, es necesario abrir la valvula de expansion (en muchos casos, una valvula de expansion electronica).
En un caso en el que la temperatura del aire exterior disminuye por debajo del punto de congelacion, incluso cuando la valvula de expansion esta completamente abierta, solo se hace circular un refrigerante de gas, y el intercambiador de calor interior esta sobrecalentado, lo que hace diffcil obtener la capacidad de enfriamiento deseada. Ademas, la temperatura alrededor de una entrada del intercambiador de calor interior es menor que el punto de congelacion, y la entrada esta congelada.
Con el fin de resolver este problema, es necesario reducir el numero de rotaciones del ventilador exterior para evitar el sobreenfriamiento del intercambiador de calor exterior y hacer circular el refrigerante lfquido a traves del intercambiador de calor interior. Es decir, en el modo de enfriamiento en el entorno de baja temperatura del aire exterior, es necesario controlar la valvula de expansion para que se abra mas que en el modo de enfriamiento normal y controlar que el ventilador exterior rote a una velocidad de rotacion inferior que la del modo de enfriamiento normal.
En un metodo de control de una operacion de enfriamiento en el entorno de baja temperatura del aire exterior de acuerdo con la tecnica relacionada, para un numero predeterminado de rotaciones del compresor determinado por una unidad interior, cuando la temperatura del aire exterior disminuye, se reduce el numero de rotaciones del ventilador exterior. Por lo tanto, se calculan como variables una temperatura de descarga objetivo del compresor usando la temperatura del aire exterior, la temperatura del intercambiador de calor interior, el numero de rotaciones del compresor y el grado predeterminado de sobrecalentamiento. A continuacion, se ajusta el grado de apertura de la valvula de expansion, basandose en la diferencia entre el valor calculado y las temperaturas de descarga detectadas, para controlar la cantidad de refrigerante que se hace circular, evitando de este modo el sobrecalentamiento excesivo del intercambiador de calor interior (un metodo de control de temperatura de descarga).
El documento de patente 1 desvela la siguiente configuracion: en un modo de enfriamiento en un entorno de baja temperatura del aire exterior, con el fin de evitar que se congele el intercambiador de calor interior y para ampliar un intervalo de funcionamiento de enfriamiento, se compara una temperatura establecida con la temperatura del aire exterior; y basandose en el resultado de la comparacion, cuando la frecuencia de funcionamiento del compresor es mayor que un valor predeterminado, se abre la valvula de expansion, pero cuando la frecuencia de funcionamiento
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del compresor es menor que el valor predeterminado, se cierra la valvula de expansion.
Ademas, el documento de patente 2 desvela una estructura que incluye: un primer aparato de ajuste de diferencia de presion que, en un modo de refrigeracion en un entorno en el que la temperatura del aire exterior es inferior a un valor predeterminado, cuando la diferencia entre la presion alta y la presion baja de un compresor es inferior a un valor predeterminado, reduce el numero de rotaciones de un ventilador exterior para evitar que se reduzca la diferencia entre la presion alta y la presion baja del compresor; y un segundo aparato de ajuste de diferencia de presion que aumenta la frecuencia de funcionamiento del compresor cuando es diffcil mantener la diferencia entre la presion alta y la presion baja para que sea mayor que un valor predeterminado usando solo el primer aparato de ajuste de diferencia de presion.
El documento de patente 3 desvela un sistema de bomba de calor.
El documento de patente 4 describe un metodo para ajustar una logica de temperatura de unidad interior con el fin de controlar el motor de unidad exterior de un acondicionador de aire, caracterizado por que el metodo comprende una etapa en la que, durante el funcionamiento de enfriamiento de dicho acondicionador de aire, la diferencia de temperatura entre la temperatura interior y la temperatura del intercambiador de calor de la unidad exterior se compara con un valor de referencia preestablecido; y una etapa en la que el valor de las RPM del motor de ventilador de la unidad exterior se regula basandose en el resultado de dicha comparacion.
Finalmente, el documento 5 desvela un dispositivo de ajuste de presion para un sistema acondicionador de aire y un sistema acondicionador de aire equipado con el mismo.
[Documento de Patente 1]
Publicacion de solicitud de patente japonesa no examinada N.° Hei7-158980 [Documento de Patente 2]
Publicacion de solicitud internacional N.° WO2003/083376 [Documento de Patente 3]
Publicacion de solicitud de patente alemana N.° DE3248356 [Documento de Patente 4]
Publicacion de solicitud de patente coreana N.° KR2005/0037259 [Documento de Patente 5]
Publicacion de solicitud de patente de Estados Unidos N.° US2004/144111
Sin embargo, en el metodo de control de temperatura de descarga de acuerdo con la tecnica relacionada, se usa el mismo metodo de control para un modo de refrigeracion normal (a la temperatura ambiente) y un modo de enfriamiento en un entorno de baja temperatura del aire exterior. Por lo tanto, cuando la temperatura del aire exterior disminuye, es diffcil controlar la cantidad de refrigerante que circula debido a los siguientes factores.
(1) Se reduce el numero de rotaciones del ventilador exterior para aumentar la temperatura de condensacion. Por lo tanto, la deteccion de la temperatura del aire exterior esta muy afectada por la temperatura del intercambiador de calor exterior.
(2) A medida que la temperatura del aire exterior disminuye, la temperatura de descarga disminuye. Por lo tanto, hay poca variacion en la cantidad de refrigerante que circula a traves del ciclo de refrigeracion que es adecuado cuando las variables mencionadas anteriormente vanan y una temperatura de descarga objetivo cuando estas variables no vanan. (3) Ya que la cantidad de refrigerante que circula a traves del ciclo de refrigeracion se reduce, la respuesta de un valor de deteccion de temperatura de descarga a un cambio en las variables es lenta. (4) Cuando se sobrecalienta una entrada del intercambiador de calor interior, no se proporciona una unidad para detectar el sobrecalentamiento de la entrada.
Cuando se combinan entre sf los factores (1) a (3) mencionados anteriormente, se detecta una temperatura del aire exterior que es mayor que la temperatura del aire exterior real, de manera que se calcula una temperatura de descarga mas alta que una temperatura de descarga a la que se obtiene la cantidad optima de refrigerante que circula. Como resultado, la valvula de expansion se cierra para aumentar la temperatura de descarga hasta un valor objetivo. Ya que la diferencia entre la temperatura de descarga y la temperatura ordinaria es pequena, la valvula de expansion se estrecha. Como resultado, la cantidad de refrigerante a circular se reduce considerablemente.
En cuanto a la unidad de deteccion descrita en (4), en general, se proporciona un sensor de temperatura en el intercambiador de calor interior para detectar la temperatura del centro de una tubena que pasa a traves del intercambiador de calor interior. Por lo tanto, con el fin de detectar el sobrecalentamiento de una entrada del intercambiador de calor interior, es necesario proporcionar un sensor de temperatura adicional en la proximidad de la entrada del intercambiador de calor interior.
Con el fin de resolver los problemas mencionados anteriormente, es necesario cambiar el metodo de deteccion de la temperatura del aire exterior, mejorar un metodo de deteccion y control de la temperatura de descarga y, proporcionar ademas un sensor de temperatura para monitorizar la temperatura de la entrada del intercambiador de
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calor interior. Por lo tanto, las especificaciones y el diseno del acondicionador de aire de acuerdo con la tecnica relacionada debenan cambiarse significativamente.
Un objeto de la invencion es proporcionar un metodo para controlar apropiadamente la cantidad de refrigerante que circula en un modo de enfriamiento en un entorno de baja temperatura del aire exterior sin cambiar significativamente las especificaciones y el diseno del acondicionador de aire existente.
Sumario de la invencion
Con el fin de conseguir el objeto mencionado anteriormente, de acuerdo con un aspecto de la invencion, se proporciona un metodo para controlar un acondicionador de aire que tiene un ciclo de refrigeracion que incluye un compresor, un intercambiador de calor exterior, una valvula de expansion y un intercambiador de calor interior, el metodo incluye:
una etapa de control de un grado de apertura de la valvula de expansion y/o el numero de rotaciones de un ventilador exterior del intercambiador de calor exterior de tal manera que la diferencia Tx (= Te - Ti) entre la temperatura Te del intercambiador de calor exterior y la temperatura Ti del intercambiador de calor interior este dentro de un intervalo predeterminado, en un modo de enfriamiento en un entorno de baja temperatura del aire exterior.
En el metodo para controlar un acondicionador de aire de acuerdo con el aspecto mencionado anteriormente, la temperatura Te del intercambiador de calor exterior es la temperatura de una salida del intercambiador de calor exterior y se detecta la temperatura Ti del intercambiador de calor interior en el centro de una tubena que pasa a traves del intercambiador de calor interior.
En el metodo para controlar un acondicionador de aire de acuerdo con el aspecto mencionado anteriormente, preferentemente, cuando la diferencia Tx es mayor que un valor lfmite superior del intervalo predeterminado, se reduce el grado de apertura de la valvula de expansion y/o se aumenta el numero de rotaciones del ventilador exterior de tal manera que la diferencia Tx este dentro del intervalo predeterminado.
En el metodo para controlar un acondicionador de aire de acuerdo con el aspecto mencionado anteriormente, preferentemente, cuando la diferencia Tx es menor que un valor lfmite inferior del intervalo predeterminado, se aumenta el grado de apertura de la valvula de expansion y/o se disminuye el numero de rotaciones del ventilador exterior de tal manera que la diferencia Tx este dentro del intervalo predeterminado.
En el metodo para controlar un acondicionador de aire de acuerdo con el aspecto mencionado anteriormente, preferentemente, se realiza un modo de control de valvula de expansion para controlar el grado de apertura de la valvula de expansion antes de un modo para controlar el numero de rotaciones del ventilador exterior, con el fin de establecer la diferencia Tx dentro del intervalo predeterminado.
En el metodo para controlar un acondicionador de aire de acuerdo con el aspecto mencionado anteriormente, preferentemente, en el modo de control de valvula de expansion, el numero de rotaciones del ventilador exterior se establece para que sea menor que el del ventilador exterior en un modo de enfriamiento normal.
En el metodo para controlar un acondicionador de aire de acuerdo con el aspecto mencionado anteriormente, preferentemente, cuando la diferencia Tx esta mas alla del intervalo predeterminado, el modo de control de valvula de expansion se conmuta al modo para controlar el numero de rotaciones del ventilador exterior para disminuir el numero de rotaciones del ventilador exterior a un numero predeterminado de rotaciones.
En el metodo para controlar un acondicionador de aire de acuerdo con el aspecto mencionado anteriormente, preferentemente, el grado de apertura de la valvula de expansion y/o el numero de rotaciones del ventilador exterior vanan de acuerdo con la temperatura del aire exterior.
De acuerdo con la invencion, es posible controlar rapidamente la cantidad de refrigerante que circula controlando el grado de apertura de la valvula de expansion y/o el numero de rotaciones del ventilador exterior del intercambiador de calor exterior de tal manera que la diferencia Tx (= Te - Ti) entre la temperatura Te del intercambiador de calor exterior y la temperatura Ti del intercambiador de calor interior esta dentro de un intervalo predeterminado, en un modo de enfriamiento en un entorno de baja temperatura del aire exterior. Ademas, ya que la temperatura Te y Ti son las temperaturas de un refrigerante lfquido, tienen una alta responsabilidad.
Ademas, cuando el intercambiador de calor interior esta sobrecalentado, Te es menor que Ti y Tx es menor que 0. Por lo tanto, es posible detectar el sobrecalentamiento del intercambiador de calor interior sin proporcionar un sensor de temperatura en la proximidad de la entrada del intercambiador de calor interior.
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Breve descripcion de los dibujos
La figura 1 es un diagrama que ilustra un ciclo de refrigeracion de un acondicionador de aire de acuerdo con una realizacion de la invencion.
La figura 2 es un diagrama de bloques que ilustra un sistema de control del acondicionador de aire.
La figura 3 es un diagrama de Mollier que ilustra la comparacion entre un metodo de control de Tx de acuerdo con la realizacion de la invencion y un metodo de control de temperatura de descarga de acuerdo con la tecnica relacionada.
La figura 4 es una grafica que ilustra la relacion entre Tx, el grado de apertura de una valvula de expansion y el numero de rotaciones de un ventilador exterior.
La figura 5 es un diagrama de tiempos que ilustra un modo de control de valvula de expansion y un modo de control de numero de rotaciones de ventilador exterior incluido en el metodo de control de Tx de acuerdo con la realizacion de la invencion.
La figura 6 es un diagrama que ilustra un ejemplo de una zona de temperatura de una temperatura baja de aire exterior.
La figura 7 es un diagrama de flujo de funcionamiento que ilustra el modo de control de valvula de expansion.
La figura 8 es un diagrama de flujo de funcionamiento que ilustra el modo de control de numero de rotaciones de ventilador exterior.
Descripcion detallada de las realizaciones preferidas
A continuacion en el presente documento, se describiran unas realizaciones a modo de ejemplo de la invencion haciendo referencia a los dibujos adjuntos, pero la invencion no esta limitada a los mismos.
La figura 1 muestra un ciclo de refrigeracion de un acondicionador de aire de acuerdo con una realizacion de la invencion. El ciclo de refrigeracion puede ser un ciclo de refrigeracion general aplicado a acondicionadores de aire generales. Como una estructura basica, el ciclo de refrigeracion incluye un compresor 11, una valvula de cuatro vfas, un intercambiador de calor exterior 13, una valvula de expansion 14 y un intercambiador de calor interior 15. En esta realizacion, la valvula de expansion 14 es una valvula de expansion electronica cuyo grado de apertura esta controlado por un motor de pulsos (no mostrado).
En un modo de enfriamiento, la valvula de cuatro vfas se conmuta, como se representa por una lmea continua en la figura 1, de tal manera que el intercambiador de calor exterior 13 esta conectado a un lado de descarga de refrigerante 11a del compresor 11 y el intercambiador de calor interior 15 esta conectado a un lado de entrada de refrigerante 11b del compresor 11. Por lo tanto, el intercambiador de calor exterior 13 sirve como un condensador y el intercambiador de calor interior 15 sirve como un evaporador.
Ademas, en un modo de calentamiento, la valvula de cuatro vfas 12 se conmuta, tal como se representa mediante una lmea de cadena, de tal manera que el intercambiador de calor interior 15 esta conectado al lado de descarga de refrigerante 11a del compresor 11 y el intercambiador de calor exterior 13 esta conectado al lado de entrada de refrigerante 11b del compresor 11. Por lo tanto, el intercambiador de calor exterior 13 sirve como un evaporador y el intercambiador de calor interior 15 sirve como condensador. Ya que la invencion se refiere a una operacion de enfriamiento en un entorno de baja temperatura del aire exterior, el ciclo de refrigeracion puede usarse para la operacion de enfriamiento.
El intercambiador de calor exterior 13a esta provisto de un ventilador exterior 13a, y el intercambiador de calor interior 15 esta provisto de un ventilador interior 15a. En general, se usa un ventilador de helice como ventilador exterior 13a, y se usa un ventilador de flujo cruzado como ventilador interior 15a.
Se proporcionan los sensores de temperatura 13b y 15b en el intercambiador de calor exterior 13 y en el intercambiador de calor interior 15, respectivamente. El sensor de temperatura 13b del intercambiador de calor exterior 13 detecta la temperatura del refrigerante descargado desde una salida del intercambiador de calor exterior 13 y el sensor de temperatura 15b del intercambiador de calor interior 15 detecta la temperatura del refrigerante en el centro de una tubena que pasa a traves del intercambiador de calor interior 15.
La figura 2 muestra un sistema de control del acondicionador de aire. El sistema de control incluye un controlador de unidad interior 150 y un controlador de unidad exterior 130. El controlador de unidad interior 150 y el controlador de unidad exterior 130 estan conectados entre sf a traves de unas lmeas de transmision de datos de tal manera que pueden comunicarse entre sf.
El controlador de unidad interior 150 incluye una unidad de determinacion de senal de controlador remoto 151, una unidad de determinacion de estado de funcionamiento 152, una unidad de deteccion y determinacion de temperatura ambiente 153, una unidad 154 para detectar y determinar la temperatura Ti del intercambiador de calor interior y una unidad de determinacion de la temperatura del aire exterior 155.
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El controlador de unidad interior 150 recibe senales de un controlador remoto 151a, un sensor de temperatura ambiente 153a, el sensor de temperatura 15b del intercambiador de calor interior 15 y un sensor de temperatura de aire exterior 134a de una unidad exterior que se describira mas adelante, y determina un estado de funcionamiento para controlar el numero de rotaciones del ventilador interior 15a. Ademas, el controlador de unidad interior 150 muestra, por ejemplo, el estado de funcionamiento, la temperatura ambiente y una temperatura establecida en una unidad de visualizacion 156 de la unidad interior.
El controlador de unidad exterior 130 incluye una unidad de determinacion de modo de funcionamiento 131, una unidad de control de compresor 132, una unidad de control de valvula de cuatro vfas 133, una unidad 134 para detectar la temperatura de cada componente, una unidad de calculo de temperatura de descarga objetivo 135, una unidad de control de valvula de expansion electronica 136 y una unidad 137 para calcular Tx y Ty. Tx y Ty se describiran mas adelante.
El controlador de unidad exterior 130 controla el compresor 11, el ventilador exterior 13a, la valvula de cuatro vfas 12 y la valvula de expansion electronica 14 basandose en las senales recibidas desde el sensor de temperatura de aire exterior 134a, un sensor de temperatura de descarga 134b, y el sensor de temperatura 13b del intercambiador de calor exterior 13, y las senales de control recibidas desde el controlador de unidad interior 150.
En esta realizacion de la invencion, la cantidad de refrigerante que circula en el modo de enfriamiento en un entorno de baja temperatura del aire exterior se controla por Tx (-Te-Ti), que es la diferencia entre una temperatura (la temperatura de la salida) Te que se detecta por el sensor de temperatura 13b del intercambiador de calor exterior 13 y una temperatura (la temperatura del centro, una temperatura intermedia) Ti que se detecta por el sensor de temperatura 15b del intercambiador de calor exterior 15 (en lo sucesivo en el presente documento este metodo de control se denomina un "metodo de control de Tx").
En el metodo de control de Tx, se establece de antemano un valor objetivo predeterminado de Txt, y el grado de apertura de la valvula de expansion electronica 14 y/o el numero de rotaciones del ventilador exterior 13a se controlan de tal manera que la diferencia Ty entre Tx y Txt (= Tx - Txt) es aproximadamente cero, preferentemente, Ty = 0.
Ya que tanto la temperatura Te de la salida del intercambiador de calor exterior 13 como la temperatura intermedia Ti del intercambiador de calor interior 15 son la temperatura del refrigerante lfquido, estas temperaturas Te y Ti tienen una alta responsabilidad. Ademas, ya que hay poca variacion en la temperatura de descarga del compresor 11 o en la temperatura del aire exterior, es posible controlar rapidamente la cantidad de refrigerante que circula en el modo de refrigeracion en el entorno de baja temperatura del aire exterior.
En el metodo de control de temperatura de descarga descrito anteriormente de acuerdo con la tecnica relacionada, se determina una temperatura de descarga teorica basandose en una temperatura de evaporacion del evaporador, una temperatura de condensacion del condensador y el grado de sobrecalentamiento. Por lo tanto, la temperatura de descarga se calcula basandose en estos factores para controlar el grado de apertura de la valvula de expansion (vease el lado derecho del diagrama de Mollier mostrado en la figura 3).
Por el contrario, en el metodo de control de Tx de acuerdo con esta realizacion de la invencion, como se muestra en el lado izquierdo del diagrama de Mollier mostrado en la figura 3, la diferencia Tx entre la temperatura de salida Te del intercambiador de calor exterior 13 y la temperatura intermedia Ti del intercambiador de calor interior 15 se controla para que tenga un valor constante.
Es decir, cuando se baja la temperatura del aire exterior, se reduce la diferencia entre la temperatura de condensacion del condensador y la temperatura de evaporacion del evaporador. Por lo tanto, es posible garantizar una diferencia minima de temperatura. De acuerdo con la realizacion de la invencion, incluso cuando la temperatura ambiente y la temperatura del aire exterior vanan, es posible garantizar la cantidad optima de refrigerante que debe circular determinando el valor objetivo de Txt.
A continuacion, se compara el metodo de control de Tx de acuerdo con esta realizacion de la invencion con el metodo de control de temperatura de descarga de acuerdo con la tecnica relacionada. En el metodo de control de temperatura de descarga de acuerdo con la tecnica relacionada con el fin de controlar el grado de apertura de la valvula de expansion se necesitan cinco variables, es decir, una temperatura de descarga, la temperatura del intercambiador de calor interior, el grado de sobrecalentamiento, la temperatura del aire exterior y el numero de rotaciones del compresor. Ademas, cuando disminuye el numero de rotaciones del ventilador exterior, se produce la desviacion entre la temperatura del aire exterior real y la temperatura del aire exterior detectada. Por lo tanto, tambien es necesario corregir la desviacion entre las temperaturas. Ademas, la temperatura de condensacion necesaria para calcular una temperatura de descarga objetivo se calcula basandose en la temperatura de evaporacion del intercambiador de calor interior, el numero de rotaciones del compresor y la temperatura del aire exterior. Por el contrario, en el metodo de control de Tx de acuerdo con esta realizacion de la invencion, solo se necesitan dos variables, es decir, la temperatura de salida Te del intercambiador de calor exterior 13 y la temperatura intermedia Ti del intercambiador de calor interior 15, lo que hace posible mejorar la velocidad de
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respuesta.
En el metodo de control de temperatura de descarga de acuerdo con la tecnica relacionada, se usan dos variables, es decir, el numero de rotaciones del compresor y la temperatura del aire exterior, para controlar el numero de rotaciones del ventilador exterior. En el metodo de control de Tx de acuerdo con esta realizacion de la invencion, se usan dos variables, es decir, la temperatura de salida Te del intercambiador de calor exterior 13 y la temperatura intermedia Ti del intercambiador de calor interior 15 para controlar el numero de rotaciones del ventilador exterior. Es decir, tanto en el metodo de control de temperatura de descarga como en el metodo de control de Tx, se usan dos variables. Sin embargo, en el metodo de control de temperatura de descarga de acuerdo con la tecnica relacionada, cuando disminuye el numero de rotaciones del ventilador exterior, se produce la desviacion entre la temperatura del aire exterior real y la temperatura del aire exterior detectada, y por lo tanto es necesario corregir la desviacion entre las temperaturas. Por el contrario, en el metodo de control de Tx de acuerdo con esta realizacion de la invencion, este proceso de correccion no es necesario, lo que hace posible mejorar la velocidad de respuesta.
En el metodo de control de Tx de acuerdo con esta realizacion de la invencion, cuando el intercambiador de calor interior 15 se sobrecalienta, se establecen las siguientes relaciones: Te < Ti y Tx <0. Por lo tanto, espedficamente, incluso cuando no se proporciona un sensor de temperatura en la proximidad de la entrada del intercambiador de calor interior 15, es posible comprobar facilmente si el intercambiador de calor interior 15 esta en un estado de sobrecalentamiento.
A continuacion, se describira un metodo para determinar el valor objetivo Txt para el control de Tx.
(1) En el caso de Tx < 0, cuando el intercambiador de calor interior 15 esta sobrecalentado, Te se deja caer a la temperatura del aire exterior (igual o inferior a la temperatura ambiente), pero Ti se eleva a la temperatura ambiente. Como resultado, se establece la siguiente relacion: Tx = Te - Ti < 0. En este caso, se determina que el intercambiador de calor interior 15 esta sobrecalentado, y el resultado del control de Tx esta representado por NG.
Ademas, de acuerdo con esta realizacion de la invencion, si Tx < 0, es posible determinar si el intercambiador de calor interior 15 esta en el estado de sobrecalentamiento. Por lo tanto, espedficamente, incluso cuando no se proporciona un sensor de temperatura en la proximidad de la entrada del intercambiador de calor interior 15, es posible comprobar facilmente si el intercambiador de calor interior 15 esta en estado de sobrecalentamiento.
(2) En el caso de Tx >> 0, tanto la temperatura de condensacion como la temperatura de evaporacion se elevan y la capacidad de enfriamiento se reduce considerablemente, de tal manera que el resultado del control de Tx esta representado por NG. Teniendo en cuenta los casos (1) y (2), el valor objetivo Txt para el control de Tx se establece en un valor alrededor de cero que es capaz de garantizar la capacidad de enfriamiento. En realidad, el valor objetivo Txt se determina experimentalmente, pero la invencion no esta limitada al mismo. El valor objetivo Txt puede ser fijo o variable de acuerdo con una zona de temperatura de la temperatura del aire exterior.
A continuacion, se describira un metodo de control para establecer Tx para que sea aproximadamente igual a Txt, preferentemente, igual a Txt (Tx - Txt = Ty = 0). En el modo de enfriamiento en un entorno de temperatura ambiente, la tecnica relacionada controla la valvula de expansion electronica 14 basandose en la temperatura de descarga del compresor, y cuando la temperatura del aire exterior disminuye, se realiza el control de Tx.
Cuando se realiza el control de Tx debido a la cafda de la temperatura del aire exterior, el numero de rotaciones del ventilador exterior 13a disminuye para ser menor que el del modo de enfriamiento en el entorno de temperatura ambiente y el numero de rotaciones del ventilador exterior 13a se fija al valor reducido. A continuacion, el grado de apertura de la valvula de expansion electronica 14 se controla de tal manera que Ty sea igual a cero. Cuando la valvula de expansion electronica se abre completamente, pero Ty no llega a cero, se realiza el control del numero de rotaciones del ventilador para ajustar el numero de rotaciones del ventilador exterior 13a de tal manera que Ty es igual a cero.
Tx vana en proporcion a la temperatura del aire exterior, pero es posible controlar linealmente Tx, el grado de apertura de la valvula de expansion y el numero de rotaciones del ventilador exterior 13a. Es decir, como se muestra en la figura 4, cuando el numero de rotaciones del ventilador exterior aumenta y el grado de apertura de la valvula de expansion disminuye, Tx se hace pequena. Por otra parte, cuando el numero de rotaciones del ventilador exterior disminuye y el grado de apertura de la valvula de expansion aumenta, Tx se hace grande.
Como se ha descrito anteriormente, como se muestra en la figura 5, el metodo de control de Tx de acuerdo con esta realizacion de la invencion incluye un modo de control de valvula de expansion y un modo de control de numero de rotaciones de ventilador exterior. La figura 6 muestra un ejemplo de la zona de temperatura, que es una condicion de funcionamiento del metodo de control de Tx.
En la figura 6, una flecha hacia arriba indica el aumento de la temperatura del aire exterior y una flecha hacia abajo indica la cafda de la temperatura del aire exterior. En esta realizacion, cuando la temperatura del aire exterior aumenta, un intervalo de temperaturas que es igual o inferior a 12 °C (cuando la temperatura del aire exterior baja, un intervalo de temperatura que es igual o inferior a 10 °C) es una zona de funcionamiento de control de Tx en la
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que se realiza el control de Tx en el entorno de baja temperatura del aire exterior. La zona de funcionamiento de control de Tx incluye una zona F, que es un intervalo de 2 a 12 °C cuando la temperatura del aire exterior sube (un intervalo de 0 a 10 °C cuando la temperatura del aire exterior cae) y una zona G, que es un intervalo que es igual o inferior a 2 °C cuando la temperatura del aire exterior sube (un intervalo que es igual o inferior a 0 °C cuando la temperatura del aire exterior cae). En este caso, los caracteres 'F' y 'G' en la zona F y la zona G no tienen un significado espedfico.
Cuando la temperatura del aire exterior sube a mas de 12 °C (cuando la temperatura del aire exterior cae por debajo de 10 °C), se realiza un proceso de control de temperatura de descarga del compresor de acuerdo con la tecnica anterior. Ademas, se detecta la temperatura del aire exterior por el sensor de temperatura de aire exterior 134a mostrado en la figura 2. En realidad, se realiza un proceso de determinacion de una zona basandose en una temperatura obtenida anadiendo un valor de correccion predeterminado a la temperatura del aire exterior detectada. Ademas, se establecen unas temperaturas de umbral diferentes durante el aumento de la temperatura del aire exterior y durante la cafda de la temperatura del aire exterior para evitar la vibracion.
El grado de apertura de la valvula de expansion electronica 14 esta controlado por el numero de pulsos aplicados a un motor de pulsos (no mostrado). En esta realizacion, cuando el numero de pulsos es 60, que es un numero mmimo, la valvula de expansion electronica 14 esta completamente cerrada. Cuando el numero de pulsos es 480, que es un numero maximo, la valvula de expansion electronica 14 esta completamente abierta.
La Tabla 1 muestra el numero de rotaciones (rpm) del ventilador exterior 13a en la zona F y en la zona G en esta realizacion. El numero de rotaciones del ventilador exterior 13a vana de acuerdo con el numero de rotaciones del compresor 11. Por ejemplo, cuando el numero de rotaciones del compresor 11 es igual o mayor que 54 rps, se selecciona Hi1. Cuando el numero de rotaciones del compresor 11 es igual o mayor que 42 rps, se selecciona Me1. Cuando el numero de rotaciones del compresor 11 es menor que 42 rps, se selecciona Lo1. El numero mmimo de rotaciones del ventilador exterior 13a es 150 tanto en la zona F como en la zona G.
[Tabla 11
Zona F Zona G
Maximo
Hi1 400 280
Me1
340 250
Lo1
280 230
Mmimo
150 150
La Tabla 2 muestra la relacion entre un pulso anadido, un numero anadido de rotaciones del ventilador exterior, y un intervalo de tiempo de control de acuerdo con el valor objetivo Txt y la diferencia Ty entre Tx y Txt en la zona F y la zona G. Como puede verse en la Tabla 2, el valor objetivo Txt se calcula mediante una expresion (0,5 x Ta' + 7) en la zona F, y el valor objetivo Txt se fija a 5 en la zona de G. En este caso, Ta' indica una temperatura del aire exterior corregida. Ademas, un valor lfmite inferior de Tx (= Te - Ti) es 7, y un valor lfmite superior de la misma es 13.
[Tabla 21
valor objetivo Txt
Pulso anadido Numero anadido de rotaciones del ventilador exterior Intervalo de tiempo de control
Zona F
Zona G
0,5 x Ta' + 7
5
10 < Ty
-20 +40
5 < Ty < 10
-10 +20 120 s
2 < Ty < 5
-5 + 10
1 < Ty < 2
-1 +5
-1 < Ty < 1
0 0
-2 < Ty < -1
+ 1 -5
-5 < Ty < -2
+5 -10
-10 < Ty < -5
+20 -20
-25 < Ty < -10
+80 -20
Ty < -25
+ 150 -80 30 s
Ty <-10
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A continuacion, se describira un ejemplo del metodo de control de Tx de acuerdo con la realizacion de la invencion haciendo referencia a los diagramas de flujo mostrados en las figuras 7 y 8. La figura 7 es un diagrama de flujo que ilustra el modo de control de valvula de expansion, y la figura 8 es un diagrama de flujo que ilustra el modo de control de numero de rotaciones del ventilador exterior.
En la operacion de enfriamiento, el control de Tx se inicia desde el modo de control de valvula de expansion mostrado en la figura 7. En primer lugar, en la etapa 71, la unidad de determinacion de la temperatura del aire exterior 155 del controlador de unidad interior 150 determina si la temperatura del aire exterior es inferior a un valor predeterminado. Cuando la temperatura del aire exterior esta dentro de la zona F o de la zona G, el proceso continua en la etapa 72. Por otra parte, cuando la temperatura del aire exterior es mayor que el valor predeterminado (cuando la temperatura del aire exterior es superior a 12 °C durante la subida de la temperatura del aire exterior (10 °C durante la cafda de la temperatura del aire exterior)), el proceso continua en la etapa 90, y se realiza un proceso de control de temperatura de descarga del compresor general (en un entorno de temperatura ambiente).
En la etapa 72, el numero de rotaciones del ventilador exterior 13a disminuye. Por ejemplo, en el caso de la zona F, el numero de rotaciones del ventilador exterior 13a se establece en el 50 % del numero de rotaciones del ventilador exterior 13a en un modo normal. En el caso de la zona G, el numero de rotaciones del ventilador exterior 13a se establece en el 30 % del numero de rotaciones del ventilador exterior 13a en el modo normal. A continuacion, se mantiene el numero establecido de rotaciones del ventilador exterior 13a.
A continuacion, en la etapa 73, se calculan Tx y Ty. Se calcula Tx, que es la diferencia entre la temperatura de salida Te del intercambiador de calor exterior 13 y la temperatura intermedia Ti del intercambiador de calor interior 15 (Te - Ti), y se calcula Ty, que es la diferencia entre el valor calculado Tx y el valor objetivo Txt (Tx - Txt). Este proceso de calculo se realiza por una unidad de calculo de Tx y Ty 137 del controlador de unidad exterior 130.
Despues de calcularse Tx y Ty, se realiza un enmascaramiento durante un tiempo predeterminado en la etapa 74, y a continuacion el proceso continua en la etapa 75. El tiempo de enmascaramiento corresponde al intervalo de tiempo de control mostrado en la Tabla 2.
En la etapa 75, se determina si Ty > 1. Cuando se determina que Ty es igual o menor que 1, el proceso continua en la etapa 76 para determinar si 1 > Ty > -1. Por otro lado, cuando se determina que Ty > 1, se determina en la etapa 75a si un pulso tiene un valor lfmite inferior.
En este caso, el pulso significa un pulso de control aplicado desde la unidad de control de valvula de expansion electronica 136 del controlador de unidad exterior 130 a un motor de pulsos (no mostrado) para accionar la valvula de expansion electronica 14, y el valor lfmite inferior del pulso es 60, como se ha descrito anteriormente.
Cuando el pulso no alcanza el valor lfmite inferior, con el fin de disminuir el valor de Tx con respecto al valor objetivo Txt, se reduce el numero de pulsos en un valor predeterminado en la etapa 75b de tal manera que el grado de apertura de la valvula de expansion electronica se reduce, y a continuacion el proceso continua en la etapa 71. Como se muestra en la Tabla 2, el numero de pulsos reducidos depende del valor de Ty.
Cuando la temperatura del aire exterior es inferior a un valor predeterminado, el numero de pulsos es menos probable que alcance el valor lfmite inferior. Sin embargo, cuando el numero de pulsos alcanza el valor lfmite inferior, el numero de pulsos se fija en el valor lfmite inferior en la etapa 75c, y a continuacion el proceso continua en la etapa 71.
Esta rutina se realiza repetidamente. Es decir, se determina en la etapa 75 si Ty > 1. Cuando el resultado de la determinacion es NO, es decir, Ty es igual o menor que 1, se determina en la etapa 76 si 1 > Ty > -1. Cuando el resultado de la determinacion es Sf, es decir, se establece la relacion 1 > Ty > -1, se determina que se obtiene una cantidad apropiada de refrigerante circulando. A continuacion, el numero de pulsos se fija en la etapa 76a, y el proceso vuelve a la etapa 71.
Cuando el resultado de la determinacion en la etapa 76 es No, Ty es igual a o menor que -1. Por lo tanto, en la siguiente etapa 77, se determina si el numero de pulsos alcanza entonces el valor lfmite superior, es decir, 480.
Cuando el numero de pulsos no alcanza el valor lfmite superior, con el fin de aumentar el valor de Tx con respecto al valor objetivo Txt, se aumenta el numero de pulsos en un valor predeterminado en la etapa 77a de tal manera que se aumenta el grado de apertura de la valvula de expansion electronica 14, y a continuacion el proceso continua en la etapa 71. En este procedimiento, cuando se establece la relacion 1 > Ty > -1, el numero de pulsos se fija en la etapa 76a. Como se muestra en la Tabla 2, el numero de pulsos anadidos depende del valor de Ty.
Como se ha descrito anteriormente, en el modelo de control de valvula de expansion se ajusta el grado de apertura de la valvula de expansion electronica 14, con el numero de rotaciones del ventilador exterior 13a que se disminuye, de tal manera que la diferencia Ty entre el valor de Tx y el valor objetivo Txt satisface 1 > Ty > -1. Sin embargo, cuando la diferencia de Ty no satisface la relacion 1 > Ty > -1 el modo de control de valvula de expansion se
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conmuta a un modo de control de numero de rotaciones del ventilador exterior mostrado en la figura 8 despues de que haya transcurrido un tiempo predeterminado.
En el modo de control de numero de rotaciones del ventilador exterior, el numero de pulsos se fija a un valor lfmite superior (la valvula de expansion electronica 14 esta completamente abierta) en la etapa 81, y los valores de Tx y Ty se calculan de nuevo en la etapa 82. A continuacion, se realiza el enmascaramiento durante un tiempo predeterminado en la etapa 83, y se determina en la etapa 84 si Ty es mayor que 1. Esto se debe a que Ty puede ser mayor que 1 debido a una variacion en la temperatura del aire exterior.
Cuando Ty es igual o menor que 1 y la relacion 1 > Ty > -1 no se establece en la siguiente etapa 85, se determina en la etapa 86 si el numero de rotaciones del ventilador exterior 13a es un valor de lfmite inferior (150 rpm). Cuando el numero de rotaciones del ventilador exterior 13a no es el valor lfmite inferior, con el fin de aumentar el valor de Tx con respecto al valor objetivo Txt, se reduce el numero de rotaciones del ventilador exterior 13a en un valor predeterminado en la etapa 86a, y a continuacion el proceso vuelve a la etapa 81 a traves de la etapa 84c (en la que se determina si la temperatura del aire exterior es inferior a un valor predeterminado). Como se muestra en la Tabla 2, el valor disminuido del numero de rotaciones del ventilador exterior 13a depende del valor de Ty.
Como se muestra en la etapa 87, el numero de rotaciones del ventilador exterior 13a se reduce al valor lfmite inferior, es decir, 150 rpm. Sin embargo, en la rutina para reducir el numero de rotaciones del ventilador exterior 13a, cuando se satisface 1 > Ty > -1, se determina que se obtiene una cantidad apropiada de refrigerante circulando, y el numero de rotaciones del ventilador exterior 13a se fija en la etapa 85a. A continuacion, el proceso vuelve a la etapa 81 a traves de la etapa 84c (en la que se determina si la temperatura del aire exterior es inferior a un valor predeterminado).
Cuando se determina en la etapa 84 que Ty > 1, se determina en la etapa 84a si el numero de rotaciones del ventilador exterior 13a es un valor lfmite superior. Como el resultado de la determinacion, cuando el numero de rotaciones del ventilador exterior 13a no es el valor lfmite superior, con el fin de disminuir el valor de Tx con respecto al valor objetivo Txt, se aumenta el numero de rotaciones del ventilador exterior 13a en un valor predeterminado en la etapa 84b, y a continuacion el proceso vuelve a la etapa 81 a traves de la etapa 84c (en la que se determina si la temperatura del aire exterior es inferior a un valor predeterminado).
Cuando se determina en la etapa 84c que la temperatura del aire exterior no es menor que el valor predeterminado, el modo de control se conmuta desde el modo de control de Tx al modo de control de temperatura de descarga del compresor que se realiza bajo una condicion normal (en la temperatura ambiente) en la etapa 90. Ademas, cuando se determina en la etapa 84a que el numero de rotaciones del ventilador exterior 13a alcanza el valor lfmite superior, el proceso vuelve a la etapa 71 del modo de control de valvula de expansion.

Claims (7)

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    10
    15
    20
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    REIVINDICACIONES
    1. Un metodo para controlar un acondicionador de aire que tiene un ciclo de refrigeracion que incluye un compresor (11), un intercambiador de calor exterior (13), una valvula de expansion (14), y un intercambiador de calor interior (15), estando el metodo caracterizado por comprender:
    una etapa de detectar una temperatura Te del intercambiador de calor exterior (13) a partir de una salida del intercambiador de calor exterior (13) y una temperatura Ti del intercambiador de calor interior (15) en un centro de una tubena que pasa a traves del intercambiador de calor interior (15); una etapa de calcular la diferencia Tx (= Te - Ti), y
    una etapa de controlar un grado de apertura de la valvula de expansion (14) y/o el numero de rotaciones de un ventilador exterior (13a) del intercambiador de calor exterior (13) de tal manera que la diferencia Tx (= Te - Ti) entre la temperatura Te del intercambiador de calor exterior (13) y la temperatura Ti del intercambiador de calor interior (15) esta dentro de un intervalo predeterminado, en un modo de enfriamiento en un entorno de baja temperatura del aire exterior.
  2. 2. El metodo para controlar un acondicionador de aire de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que
    cuando la diferencia Tx es mayor que un valor lfmite superior del intervalo predeterminado, se reduce el grado de apertura de la valvula de expansion (14) y/o se aumenta el numero de rotaciones del ventilador exterior (13a) de tal manera que la diferencia Tx este dentro del intervalo predeterminado.
  3. 3. El metodo para controlar un acondicionador de aire de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que
    cuando la diferencia Tx es menor que un valor lfmite inferior del intervalo predeterminado, se aumenta el grado de apertura de la valvula de expansion (14) y/o se reduce el numero de rotaciones del ventilador exterior (13a) de tal manera que la diferencia Tx este dentro del intervalo predeterminado.
  4. 4. El metodo para controlar un acondicionador de aire de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que
    se realiza un modo de control de valvula de expansion para controlar el grado de apertura de la valvula de expansion (14) antes de un modo para controlar el numero de rotaciones del ventilador exterior (13a), con el fin de ajustar la diferencia Tx dentro del intervalo predeterminado.
  5. 5. El metodo para controlar un acondicionador de aire de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que
    en el modo de control de valvula de expansion, el numero de rotaciones del ventilador exterior (13a) se establece para que sea menor que el del ventilador exterior (13a) en un modo de enfriamiento normal.
  6. 6. El metodo para controlar un acondicionador de aire de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que
    cuando la diferencia Tx esta por encima del intervalo predeterminado, el modo de control de valvula de expansion se conmuta al modo de control del numero de rotaciones del ventilador exterior (13a) para disminuir el numero de rotaciones del ventilador exterior (13a) a un numero predeterminado de rotaciones.
  7. 7. El metodo para controlar un acondicionador de aire de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que
    el grado de apertura de la valvula de expansion (14) y/o el numero de rotaciones del ventilador exterior (13a) vanan de acuerdo con una temperatura del aire exterior.
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