ITTO980689A1

ITTO980689A1 - Condizionatore d'aria multitipo con regolazione del flusso in base al- la temperatura esterna.

Info

Publication number: ITTO980689A1
Application number: IT98TO000689A
Authority: IT
Inventors: Hyung-Mo Koo
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1998-04-20
Filing date: 1998-08-07
Publication date: 2000-02-07
Also published as: ES2147137B1; KR100318680B1; CN1232943A; ES2147137A1; ITTO980689A0; KR19990080599A; IT1303216B1; CN1126920C

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale

SFONDO DELL'INVENZIONE

1. Campo dell'invenzione

La presente invenzione si riferisce ad un condizionatore d'aria multitipo avente un compressore collegato con almeno due scambiatori di calore interni e, più particolarmente, ad un condizionatore d'aria multitipo ad alta efficienza di riscaldamento o raffreddamento in qualsiasi condizione operativa, per effetto della regolazione della portata del mezzo di scambio termico in funzione delle variazioni della temperatura esterna.

2. Descrizione della tecnica precedente

Generalmente, un condizionatore d'aria è un dispositivo per regolare le condizioni dell'aria interna ad un valore ottimale e comprende un compressore, uno scambiatore di calore esterno, un tubo capillare ed uno scambiatore di calore interno.

Recentemente si è diffuso un condizionatore d'aria multitipo per la sua efficienza molto maggiore ed il costo relativamente basso. Il condizionatore d'aria multitipo è costruito collegando in parallelo al compressore una pluralità di scambiatori di calore interni installati separatamente.

In quanto segue, il condizionatore d'aria multitipo suddetto verrà brevemente descritto con riferimento alla Figura 1.

Come si vede nella Figura 1, il condizionatore d'aria multitipo ha la funzione di riscaldamento e raffreddamento avendo due compressori 11 e 12, uno scambiatore di calore esterno 20, tre tubi capillari 31, 32a e 32b e tre scambiatori di calore interni 41, 42a e 42b.

Il compressore 11 di una sezione separata comanda soltanto uno scambiatore di calore interno 41 della sezione separata, mentre il compressore 12 di una multisezione aziona una coppia di scambiatori di calore interni 42a e 42b.

Uno scambiatore di calore esterno 20 comprende un circuito di circolazione 21 della sezione separata ed un circuito di circolazione 22 della multisezione, in cui un mezzo di scambio termico introdotto dai compressori 11 e 12 viene fatto circolare.

Con i rispettivi lati degli scambiatori di calore interni 42a e 42b della multisezione, sono collegate valvole a solenoide 62a e 62b per controllare il funzionamento degli scambiatori di calore interni 42a e 42b.

Inoltre, valvole a quattro vie 51 e 52 cambiano la direzione di flusso del mezzo di scambio termico scaricato dai compressori 11 e 12.

Il condizionatore d'aria multitipo suddescritto ha cicli di circolazione separati del mezzo di scambio termico che viene fatto circolare nello scambiatore di calore interno 11 e nella coppia di scambiatori interni 42a e 42b, rispettivamente dai compressori 11 e 12.

I modi di funzionamento degli scambiatori termici interni 41, 42a e 42b, cioè il modo di raffreddamento ed il modo di riscaldamento, vengono determinati secondo la direzione di circolazione del mezzo di scambio termico, commutato dalle valvole a quattro vie 51 e 52 che sono collegate ai rispettivi compressori 11 e 12. Più specificamente, quando le valvole a quattro vie sono regolate in modo che il mezzo di scambio termico proveniente dai compressori 11 e 12 passi dapprima attraverso lo scambiatore di calore 20, il modo di funzionamento degli scambiatori termici interni 41, 42a e 42b è commutato al modo di raffreddamento. Al contrario, quando le valvole a quattro vie SI e 52 sono regolate in modo che il mezzo di scambio termico passi dapprima attraverso gli scambiatori di calore interni 41, 42a e 42b, il modo di funzionamento di questi ultimi scambiatori 41, 42a e 42b è commutato al modo di riscaldamento.

Inoltre, aprendo o chiudendo le valvole a solenoide 62a e 62b, uno o ambedue gli scambiatori di calore interni 42a e 42b vengono operati selettivamente a seconda delle necessità. Azionando le valvole a solenoide 62a tra gli scambiatori di calore interni 42a e 42b ed i tubi capillari 32a.e 32b, gli scambiatori di calore interni 42a e 42b vengono selettivamente impiegati in modo di raffreddamento, e gli scambiatori di calore interni 42a e 42b vengono selettivamente impiegati in modo di riscaldamento dalle valvole a solenoide 62b tra gli scambiatori di calore interni 42a e 42b ed il compressore 12 della multisezione.

Tuttavia, il tubo capillare del condizionatore d'aria convenzionale multitipo non può regolare la portata del mezzo di scambio termico che fluisce nello scambiatore di calore interno in funzione delle condizioni operative, quali la variazione della temperatura esterna o simili.

Per conseguenza, se le condizioni operative esterne soddisfano condizioni predeterminate del condizionatore d'aria, l'efficienza di riscaldamento e raffreddamento del condizionatore d'aria è massima, altrimenti l'efficienza diminuisce.

Inoltre, il condizionatore d'aria multitipo convenzionale per riscaldamento e raffreddamento è dotato di molti componenti per regolare la portata del mezzo di scambio termico, come tubi capillari, valvole a solenoide e simili, per cui il condizionatore d'aria è ingombrante e richiede molto spazio per la sua installazione.

SOMMARIO DELL'INVENZIONE

Uno scopo della presente invenzione consiste nel provvedere un condizionatore d'aria multitipo per regolare la portata del mezzo di scambio termico in funzione della variazione della temperatura esterna, così da aumentarne l'efficienza di riscaldamento o raffreddamento .

Un altro scopo della presente invenzione consiste nel provvedere un condizionatore d'aria multitipo di dimensioni minori semplificando i dispositivi per regolare la portata del mezzo di scambio termico, così da richiedere uno spazio minore per l'installazione.

Per raggiungere questi scopi, la presente invenzione provvede un condizionatore d'aria multitipo comprendente un compressore, uno scambiatore di calore esterno, una coppia di scambiatori di calore interni, una valvola a quattro vie, un sensore di temperatura ed una coppia di valvole di espansione elettroniche .

Gli scambiatori di calore interni sono interconnessi in parallelo e disposti tra il compressore e lo scambiatore di calore esterno. La valvola a quattro vie commuta la direzione di circolazione del mezzo di scambio termico in modo che questo venga fatto circolare in successione attraverso il compressore, lo scambiatore di calore esterno e gli scambiatori di calore interni ed in direzione inversa.

Inoltre, le valvole di espansione elettroniche sono disposte su rispettive tubazioni di circolazione che collegano lo scambiatore di calore esterno con gli- scambiatori di calore interni e regolano la portata del mezzo di scambio termico. I gradi di apertura delle valvole di espansione elettroniche sono regolati in- funzione della temperatura atmosferica esterna. Se uno qualsiasi degli scambiatori di calore interni funziona nel modo di riscaldamento, la valvola di espansione elettronica collegata con lo scambiatore di calore interno non in uso è leggermente aperta, cosicché una piccola quantità di mezzo di scambio termico viene fatto circolare attraverso lo scambiatore di calore interno non in uso. Il grado di apertura della valvola di espansione elettronica è compreso tra un duecentesimo e tre duecentesimi della sua apertura centrale.

Secondo la presente invenzione, poiché la portata del mezzo di scambio termico viene regolata variando il grado di apertura delle valvole di espansione in funzione della temperatura esterna, si migliora notevolmente l'efficienza di riscaldamento e raffreddamento.

Inoltre, adottando le valvole di espansione elettroniche per regolare la portata del mezzo di scambio termico, si impiega un numero minore di elementi e la dimensione del condizionatore d'aria multitipo risulta ridotta.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Lo scopo ed i vantaggi suddetti appariranno più evidenti descrivendo la realizzazione preferita più dettagliatamente, con riferimento ai disegni allegati, in cui:

la Figura 1 è una vista schematica che mostra una realizzazione di un condizionatore d'aria multitipo della tecnica relativa; e

la Figura 2 è uno schema che mostra un condizionatore d'aria multitipo costruito secondo una realizzazione preferita della presente invenzione.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELLA REALIZZAZIONE PREFERITA

La costruzione di un condizionatore d'aria multitipo in base alla realizzazione preferita della presente invenzione è rappresentata nella Figura 2.

Il numero di riferimento 120 nella figura indica uno scambiatore di calore esterno avente un circuito di circolazione separato 121 ed un circuito di circolazione multisezione 122.

Una estremità del circuito di circolazione separato 121 è collegata con una sezione separata del compressore 111 attraverso una valvola a quattro vie 151 della sezione separata, e l'altra estremità è collegata ad uno scambiatore di calore interno 141 della sezione separata attraverso un tubo capillare 131 della sezione separata. Lo scambiatore di calore 141 interno della sezione separata è pure collegato con il compressore 111 della sezione separata attraverso la valvola a quattro vie 151 della sezione separata .

Analogamente, una estremità del circuito di circolazione multisezione 122 è collegata con il compressore multisezione 112 attraverso la valvola a quattro vie multisezione 152, mentre l'altra sua estremità è collegata con una coppia di scambiatori di calore interni multisezione, rispettivamente 142a e 142b, attraverso ciascun ramo del tubo di circolazione 101. Valvole di espansione elettroniche 132a e 132b sono rispettivamente installate su rami dei tubi di circolazione 101. Gli scambiatori di calore interni multisezione 142a e 142b sono pure collegati con la valvola a quattro vie multisezione 152 attraverso le ramificazioni del tubo di circolazione 102. I rami del tubo di circolazione 102 sono collegati tra di loro ed interconnessi con la valvola a quattro vie multisezione 152.

Inoltre è disposto un sensore di temperatura 161 per rivelare la temperatura esterna.

Il condizionatore d'aria multitipo secondo la realizzazione preferita della presente invenzione è costruito in modo che il ciclo di scambio termico della sezione separata ed il ciclo di scambio termico multisezione vengono impiegati separatamente come segue .

Anzitutto, nel ciclo di scambio termico della sezione separata, si effettua una operazione di raffreddamento mediante la circolazione del mezzo di scambio termico. Quindi, il mezzo di scambio termico passa attraverso,il compressore 111 della sezione separata, la valvola a quattro vie della sezione separata 151, il circuito di circolazione della sezione separata 121 dello scambiatore di calore esterno 120, il tubo capillare 131 della sezione separata, lo scambiatore termico interno 141 della sezione separata e ritorna al compressore 111 della sezione separata attraverso la valvola a quattro vie 151 della sezione separata.

Se il mezzo di scambio termico viene fatto circolare in direzione inversa rispetto alla direzione suddetta dalla valvola a quattro vie 152, cioè se il mezzo di scambio termico passa attraverso il compressore 111 della sezione separata, lo scambiatore di calore 141 interno della sezione separata, il tubo capillare 131 della sezione separata, il circuito di circolazione 121 della sezione separata dello scambiatore di calore esterno 120, e lo scambiatore di calore interno 141 della sezione separata, si realizza una operazione di riscaldamento per effetto dell'alta temperatura e pressione del mezzo di scambio termico scaricato dal compressore 111.

Invece, il ciclo di scambio termico multisezione è costituito dal compressore 112, dalla valvola a quattro vie 152, dal circuito di circolazione multisezione 122 dello scambiatore di calore esterno 120, dalle valvole di espansione elettroniche multisezione 132a e 132b e dagli scambiatori termici interni multisezione 142a e 142b, ed una sua operazione di raffreddamento o riscaldamento viene effettuata nello stesso modo del ciclo di scambio termico della sezione separata.

La differenza tra i cicli di scambio termico è che l'operazione di riscaldamento o raffreddamento può essere effettuata simultaneamente in due luoghi mediante gli scambiatori di calore interni multisezione 142a e 142b del ciclo di scambio termico multisezione .

Nel ciclo di scambio multisezione, si adotta una coppia di valvole di espansione elettroniche multisezione 132a e 132b che fungono da tubo capillare. Più specificamente, i gradi di apertura delle valvole di espansione elettroniche 132a e 132b vengono regolati in funzione della temperatura esterna che viene rilevata dal sensore di temperatura 131. Così facendo, vengono regolate le portate del rispettivo mezzo di scambio termico introdotto negli scambiatori di calore interni multisezione 142a e 142b sul modo di raffreddamento e che fluiscono al circuito di circolazione multisezione 122 dello scambiatore di calore esterno 120 sul modo di riscaldamento. In tal modo, il condizionatore d'aria multitipo assicura una elevata efficienza di riscaldamento o raffreddamento indipendentemente dai cambiamenti di temperatura.

Inoltre, quando la sezione 142b degli scambiatori termici interni multisezione 142a e -142b non viene usata, la valvola di espansione elettronica 132b collegata con lo scambiatore termico interno 142b è chiusa. Quindi, il mezzo di scambio termico non viene introdotto nello scambiatore termico interno 142b.

Preferibilmente, quando lo scambiatore termico interno 142b non è in uso, la valvola di espansione elettronica 132b collegata con tale scambiatore, è completamente chiusa sul modo di raffreddamento, mentre è leggermente aperta da un duecentesimo a tre duecentesimi (1/200-3/200) della sua apertura totale sul modo di riscaldamento. In questo caso, più preferibilmente, la valvola di espansione elettronica 132b è aperta per un centesimo della sua apertura totale.

Aprendo leggermente la valvola di espansione elettronica 132b sul modo di riscaldamento con una bassa temperatura esterna, si miscela un mezzo dì scambio termico a bassa temperatura con un mezzo di scambio termico ad alta temperatura, in cui il mezzo di scambio termico a bassa temperatura passa attraverso lo scambiatore di calore interno 142 e la valvola dì espansione elettronica 132 in uso e il mezzo di scambio termico ad alta temperatura passa attraverso lo scambiatore di calore interno 142b non in uso. In tal modo si impedisce il congelamento del mezzo di scambio termico nello scambiatore di calore esterno 120, e l'efficienza di riscaldamento del condizionatore d'aria non viene alterata.

Secondo la presente invenzione suddescritta, si può ottenere una maggiore efficienza di riscaldamento e raffreddamento di un condizionatore d'aria indipendentemente dalle condizioni operative, regolando la portata del mezzo di scambio termico con un grado variabile di apertura delle valvole di espansione elettroniche in funzione della temperatura esterna. Inoltre, la valvola di espansione elettronica dello scambiatore di calore interno non in uso è leggermente aperta mentre l'altro scambiatore di calore interno effettua una operazione di riscaldamento, cosicché si può impedire il- decadimento dell'efficienza di riscaldamento dovuto al congelamento del mezzo di scambio termico esterno alle temperature esterne più basse.

Mentre la presente invenzione è stata particolarmente illustrata e descritta con riferimento alla sua realizzazione preferita, gli esperti del settore comprenderanno che è possibile apportare vari cambiamenti di forma e di dettaglio senza allontanarsi dallo spirito e dallo scopo dell'invenzione come definita dalle rivendicazioni allegate.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Condizionatore d'aria multitipo con modo di riscaldamento e raffreddamento, comprendente: un compressore per la compressione di un mezzo di scambio termico; un scambiatore di calore esterno per scambiare il mezzo di scambio termico con l'atmosfera esterna; una coppia di scambiatori di calore interni disposti tra detto compressore e detto scambiatore di calore esterno, da collegare tra di loro in parallelo per scambiare il mezzo di scambio termico con l'atmosfera di un ambiente; una valvola a quattro vie per commutare la direzione di circolazione del mezzo scambiatore di calore in modo tale che il mezzo di scambio termico venga fatto circolare attraverso detto compressore, detto scambiatore di calore esterno e detto scambiatore di calore interno ed in direzione inversa; un sensoredi temperatura per rivelare la temperatura atmosferica interna; una coppia di valvole di espansione elettroniche disposte .su rispettivi tubi di circolazione che collegano detto scambiatore di calore esterno con detti scambiatori di calore interni per regolare la portata del mezzo di scambio termico, e aventi un grado di apertura regolato in funzione della temperatura atmosferica rivelata da detto sensore di temperatura.
2. Condizionatore d'aria multitipo secondo la rivendicazione 1, in cui, quando il mezzo di scambio termico viene fatto circolare in direzione inversa ed uno di detti scambiatori di calore interni è in uso, detta valvola di espansione elettronica collegata a detto scambiatore di calore interno non in uso è leggermente aperta, per cui una piccola quantità di mezzo di scambio termico passa attraverso detto scambiatore di calore interno che non è in uso.
3. Condizionatore d'aria multitipo secondo la rivendicazione 2, in cui il grado di apertura di dette valvole di espansione elettronica è compreso tra un duecentesimo e tre duecentesimi della sua apertura totale.
4. Condizionatore d'aria multitipo con modo di riscaldamento e raffreddamento, comprendente: un compressore a sezione singola ed un compressore multisezione per comprimere un mezzo di scambio termico; uno scambiatore termico esterno avente un circuito di circolazione a sezione singola ed un circuito di circolazione multisezione; uno scambiatore termico interno a sezione singola collegato al circuito di circolazione a sezione singola di detto scambiatore termico esterno e detto compressore a sezione singola; un tubo capillare disposto tra il circuito di circolazione a sezione singola di detto scambiatore termico esterno e detto scambiatore termico interno a sezione singola; una valvola a quattro vie della sezione singola per commutare la direzione di circolazione del mezzo di scambio termico in modo che questo venga fatto circolare attraverso detto compressore a sezione singola, il circuito di circolazione della sezione singola di detto scambiatore termico esterno, detto tubo capillare e detto scambiatore termico interno a sezione singola e in direzione inversa; una coppia di scambiatori di calore interni multisezione rispettivamente collegati al circuito di circolazione multisezione di detto scambiatore termico esterno e detto compressore multisezione ed interconnessi tra di loro in parallelo; una valvola a quattro vie multisezione per commutare la direzione di circolazione del mezzo di scambio termico in modo che questo venga fatto circolare attraverso detto compressore multisezione, il circuito di circolazione multisezione di detto scambiatore termico esterno e detto scambiatore termico interno multisezione e in direzione inversa; un sensore di temperatura per rilevare la temperatura atmosferica esterna; una coppia di valvole di espansione elettroniche disposte su rispettivi tubi di circolazione che collegano il circuito di circolazione multisezione di detto scambiatore termico esterno multisezione con una coppia di detti scambiatori termici interni multisezione per regolare la portata del mezzo di scambiatore termico, aventi un grado di apertura regolato in funzione della temperatura atmosferica rilevata da detto sensore dì temperatura.
5. Condizionatore d'aria multitipo secondo la rivendicazione 4, in cui, quando il mezzo di scambio termico viene,fatto circolare in direzione inversa ed uno di detti scambiatori di calore interni multisezione è in uso, detta valvola di espansione elettronica collegata -con detto scambiatore di calore interno multisezione non in uso è leggermente aperta, per cui una piccola quantità di mezzo di scambio termico passa attraverso detto scambiatore di calore interno multisezione che non è in uso.
6. Condizionatore d'aria multitipo secondo la rivendicazione 5, in cui il grado di apertura di detta valvola di espansione elettronica è compreso tra un duecentesimo e tre duecentesimi della sua apertura totale.