ITTO990343A1

ITTO990343A1 - Condizionatore d'aria atto a controllare la quantita' di refrigerantebypassato in base alla temperatura del refrigerante circolante

Info

Publication number: ITTO990343A1
Application number: IT1999TO000343A
Authority: IT
Inventors: Hyoung Mo Koo
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1998-04-30
Filing date: 1999-04-27
Publication date: 2000-10-27
Also published as: IT1307690B1; ES2168890A1; ITTO990343A0; ES2168890B1; KR19990081638A; US6038873A

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per Invenzione Industriale di

Sfondo dell' invenzione

1. Campo dell'invenzione

La presente invenzione si riferisce ad un condizionatore d'aria e, più particolarmente, ad un condizionatore d'aria del tipo multiplo avente una singola unità esterna ed una pluralità di unità interne.

2. Tecnica precedente

In generale un condizionatore d'aria ha una unità interna installata in un locale ed una unità esterna installata all'esterno del locale. L'unità interna ha uno scambiatore di calore interno per scambiare calore con l'aria interna e l'unità esterna ha uno scambiatore di calore esterno per scambiare calore con l'aria esterna.

È stato proposto un condizionatore d'aria del cosiddetto tipo multiplo che aziona una pluralità di unità interne installate rispettivamente in vari locali, usando una singola unità esterna. Tale condizionatore d'aria di tipo multiplo, come illustrato in Figura 3, ha una singola unità esterna 52 ed una pluralità di unità interne 51. La Figura 3 mostra un condizionatore d'aria di tipo multiplo avente due unità interne 51, cioè una prima ed una seconda unità interne 51a e 51b.

L'unità esterna 52 ha un compressore 53 per comprimere refrigerante gassoso ad una condizione di alta temperatura ed alta pressione, ed uno scambiatore di calore esterno 54 per condensare il refrigerante ottenendo un liquido refrigerante in una condizione di bassa temperatura e bassa pressione, scambiando il calore del refrigerante compresso dal compressore 53 con l'aria esterna.

La prima unità interna 51a e la seconda unità interna 51b hanno rispettivamente un primo scambiatore di calore interno 55a ed un secondo scambiatore di calore interno 55b. Gli scambiatori di calore interni 55 sono collegati al compressore 53 per mezzo di una prima tubazione del refrigerante 58, il compressore 53 è collegato allo scambiatore di calore esterno 54 per mezzo della seconda tubazione di refrigerante 68 e lo scambiatore di calore esterno 54 è collegato agli scambiatori di calore interni 55 mediante una terza tubazione di refrigerante 78. La prima tubazione del refrigerante 58 è ramificata formando una coppia di rami 75a e 75b della tubazione e le tubazioni ramificate 75a e 75b sono collegate rispettivamente ad una coppia di scambiatori di calore interni 55a e 55b. La terza tubazione del refrigerante 78 è pure suddivisa in una coppia di tubazioni di ramificazione 65a e 65b, e le tubazioni di ramificazione 65a e 65b sono collegate ad una coppia di scambiatori di calore interni, rispettivamente 55a e 55b.

Le valvole 61a e 61b sono rispettivamente installate nelle tubazioni ramificate 65a e 65b della terza tubazione del refrigerante 78. Le valvole 61a e 61b aprono e chiudono i rispettivi rami di tubazione 65a e 65b e controllano il passaggio di refrigerante verso i corrispondenti scambiatori di calore interni 55a e 55b.

La prima tubazione del refrigerante 58 e la seconda tubazione del refrigerante 68 si intersecano tra di loro in un punto ove è montata una valvola a quattro vie 64. A seconda del funzionamento della valvola a quattro vie 64, il refrigerante compresso dal compressore 53 viene selettivamente fornito allo scambiatore di calore interno 54 o agli scambiatori di calore interni 55. Quindi, la direzione del refrigerante viene cambiata dalla valvola a quattro vie 64, per cui le operazioni di riscaldamento e raffreddamento dell'aria internavengano eseguite in modo selettivo. Intanto, tale condizionatore d'aria scambia il calore nel primo e secondo scambiatori di calore interni 55a e 55b usando il refrigerante compresso in un singolo compressore 53, per cui si impiega un compressore 53 avente una capacità di compressione doppia di quella richiesta in uno scambiatore di calore interno. Quindi, la capacità di compressione del compressore 53 è in eccesso quanto si usano 55a o 55b degli scambiatori di calore interni, e quindi si dispone una tubazione di bypass 70, per bypassare l'eccesso di refrigerante compresso.

La tubazione di bypass 70 collega una parte della prima tubazione del refrigerante 58 adiacente all'entrata del compressore 53 allo scambiatore di calore esterno 54 per cui una parte del refrigerante compresso fornito dal compressore 53 allo scambiatore di calore 54 viene fatta circolare direttamente nel compressore 53. Inoltre, si monta una valvola di bypass 71 sulla tubazione di bypass 70, che è generalmente costituita da una valvola a solenoide, ed un tubo capillare 72 per espandere il refrigerante bypassato verso il compressore 53 viene disposto sulla parte terminale della tubazione di bypass 70.

Mentre tutte le unità interne 55 sono in funzione, la valvola di bypass 71 chiude la tubazione di bypass 70 e le valvole 61 si aprono verso le tubazioni ramificate 65. Quindi, il refrigerante compresso dal compressore 53 viene fatto circolare attraverso lo scambiatore di calore esterno 54, la terza tubazione del refrigerante 78, le tubazioni ramificate 65, gli scambiatori di calore interno 55, le tubazioni ramificate 75, la prima tubazione di refrigerante 58 e successivamente viene riportato al compressore 53. In questo passaggio, il refrigerante viene condensato nello scambiatore di calore esterno 54 così da irradiare calore, e il refrigerante evapora negli scambiatori di calore interni 55 così da assorbire calore. Quindi, l'aria interna viene refrigerata.

Intanto, mentre una delle unità interne 51a e 51b, per esempio la prima unità interna 51a, è in funzione, la valvola di bypass 71 apre la tubazione di bypass 70, la valvola 61a apre la tubazione ramificata 65a e la valvola 61b chiude la tubazione ramificata 65b. Quindi, il refrigerante compresso dal compressore 53 viene fatto circolare attraverso lo scambiatore di calore esterno 54, la terza tubazione del refrigerante 78, la tubazione ramificata 65a, il primo scambiatore di calore interno 55a, la tubazione ramificata 75a, la prima tubazione del refrigerante 58 ed il compressore 53 in successione, e quindi soltanto la prima unità interna 51a esegue l'operazione di refrigerazione. In questa sequenza, una parte del refrigerante che fluisce nello scambiatore di calore esterno 54 viene direttamente avviata al compressore 53 attraverso il bypass 70 ed il tubo capillare 72.

Tuttavia, in tale condizionatore d'aria di tipo multiplo convenzionale, il raggio e la lunghezza del tubo capillare 72 vengono predeterminati quando si fabbrica l'unità esterna 52, tenendo conto della quantità di refrigerante che deve venire espanso, per cui la quantità di refrigerante che fluisce nella tubazione di bypass 70 non può venire regolata in risposta al cambiamento di lunghezza della tubazione refrigerante 78 per aumentare il refrigerante negli scambiatori di calore interni 55. In altre parole, temperature e pressione del refrigerante che è passato attraverso l'unità interna 51 variano da un momento all'altro a seconda della condizione operativa del condizionatore d'aria; tuttavia, la temperatura e la pressione del refrigerante che è passato attraverso il tubo capillare 72 sono costanti. Quindi, quando il refrigerante che passa attraverso la tubazione di bypass 70 incontra il refrigerante che è stato fatto circolare attraverso la prima unità interna 55a nella prima tubazione del refrigerante 58, si genera rumore per la differenza di pressione tra questi refrigeranti, e quindi l'efficienza operativa del compressore 53 diminuisce.

Sommario dell'invenzione

La presente invenzione è stata proposta per risolvere i problemi suddescritti della tecnica precedente, e quindi lo scopo della presente invenzione consiste nel fornire un tipo multiplo di condizionatore d'aria capace di migliorare la sua efficienza di raffreddamento e ridurre il rumore provocato dalla differenza di pressione tra il refrigerante bypassato attraverso la tubazione di bypass ed il refrigerante che è stato fatto circolare attraverso l'unità interna.

Per ottenere questo scopo, la presente invenzione provvede un condizionatore d'aria comprendente: una unità esterna avente un compressore per comprimere il refrigerante ed una unità di scambiatore di calore per scambiare il calore del refrigerante fornito dal compressore con l'aria esterna; una pluralità di unità interne aventi rispettivamente uno scambiatore di calore interno per scambiare il calore del refrigerante fornito dallo scambiatore di calore esterno con l'aria interna, una tubazione di bypass che collega lo scambiatore di calore esterno con il compressore per bypassare una parte del refrigerante fornito allo scambiatore di calore esterno nel compressore; una valvola di bypass per controllare il grado di apertura nella tubazione di bypass; un sensore di temperatura per rilevare la temperatura del refrigerante che circola tra lo scambiatore di calore interno ed il compressore; ed una parte di controllo per controllare la valvola di bypass, per cui il grado di apertura della tubazione di bypass diminuisce con l'aumento della temperatura del refrigerante rilevata dal sensore di temperatura.

La parte di controllo controlla la valvola di bypass in modo che la tubazione di bypass sia chiusa mentre tutte le unità interne sono in funzione.

Poiché la quantità di refrigerante alimentato allo scambiatore di calore interno viene aumentata quando la temperatura del refrigerante in circolazione aumenta, la quantità di refrigerante fornita allo scambiatore di calore interno viene opportunamente controllata in funzione delle condizioni operative delle unità interne. Quindi, l'efficienza dello scambiatore di calore delle unità interne risulta migliorata. Inoltre, la differenza di pressione tra il refrigerante che circola nel compressore ed il refrigerante bypassato viene ridotta, riducendo così il rumore.

Breve descrizione dei disegni

La presente invenzione verrà meglio compresa ed i suoi vari scopi e vantaggi saranno più compiutamente apprezzati dalla seguente descrizione fatta con riferimento ai disegni allegati, in cui:

la Figura 1 è una vista schematica di un condizionatore d'aria di tipo multiplo secondo la presente invenzione;

la Figura 2 è uno schema a blocchi del condizionatore d'aria di tipo multiplo illustrato nella Figura 1; e

la Figura 3 è una vista schematica di un condizionatore d'aria di tipo multiplo convenzionale.

Descrizione dettagliata della realizzazione preferita In quanto segue la presente invenzione verrà descritta dettagliatamente con riferimento ai disegni allegati.

Come si vede nella Figura 1, un condizionatore d'aria di tipo multiplo ha una singola unità esterna ed una unità di pluralità interne 1. Un condizionatore d'aria di tipo multiplo, come illustrato in Figura 1, ha due unità interne 1, cioè una prima ed una seconda unità interne 1a e 1b.

L'unità esterna 2 ha un compressore 3 per comprimere un refrigerante gassoso ad alta temperatura ed alta pressione, ed uno scambiatore di calore esterno 4 per condensare il refrigerante ottenendo un refrigerante liquido ad una condizione di bassa temperatura e bassa pressione, scambiando il calore del refrigerante compresso dal compressore 3 con l'aria esterna.

La prima unità interna la e la seconda unità interna lb hanno rispettivamente un primo scambiatore di calore interno 5a ed un secondo scambiatore di calore interno 5b. Gli scambiatori di calore interni 5 sono collegati al compressore 3 mediante una prima tubazione del refrigerante 8, il compressore 3 è collegato allo scambiatore di calore esterno 4 mediante la seconda tubazione di refrigerante 18 e lo scambiatore di calore esterno 4 è collegato allo scambiatore di calore interno 5 mediante una terza tubazione refrigerante 28.

La prima tubazione di refrigerante 8 è ramificata formando una coppia di rami di tubazione 25a e 25b e le tubazioni ramificate 25a e 25b sono collegate ad una coppia di scambiatori di calore interni, rispettivamente 5a e 5b. La terza tubazione refrigerante 28 è pure ramificata formando una coppia di tubazioni 15a e 15b e le tubazioni ramificate 15a e 15b sono collegate ad una coppia di scambiatori di calore interni, rispettivamente 5a e 5b.

Valvole Ila e llb sono rispettivamente installate sulle tubazioni ramificate 15a e 15b della terza tubazione del refrigerante 28. Le valvole Ila e llb aprono e chiudono le rispettive tubazioni ramificate 15a e 15b e controllano l'alimentazione di refrigerante ai corrispondenti scambiatori di calore interni 5a e 5b.

La prima tubazione di refrigerante 8 e la seconda tubazione di refrigerante 18 si intersecano tra di loro in un punto in cui è montata una valvola a quattro vie 14. A seconda del funzionamento della valvola a quattro vie 14, il refrigerante compresso dal compressore 3 viene selettivamente inviato allo scambiatore di calore esterno 4 o agli scambiatori di calore interni 5. Quindi, la direzione del refrigerante viene cambiata mediante la valvola a quattro vie 14, eseguendo quindi selettivamente le operazioni di riscaldamento o raffreddamento dell'aria interna.

Descrivendolo in modo più dettagliato, quando il refrigerante compresso dal compressore 3 viene fornito allo scambiatore di calore esterno 4 mediante la valvola a quattro vie 14, il refrigerante viene fatto circolare nella direzione indicata dalla freccia intera, attraverso lo scambiatore di calore esterno 4, la terza tubazione del refrigerante 28, le tubazioni ramificate 15, gli scambiatori di calore interno 5, le tubazioni ramificate 25, la prima tubazione del refrigerante 8, e il compressore 3, in successione. Durante questo percorso, il refrigerante viene condensato nello scambiatore di calore esterno 4 così da irradiare calore e il refrigerante evapora negli scambiatori di calore interni 5 così da assorbire calore. L'aria interna viene in tal modo raffreddata.

Intanto, quando il refrigerante compresso dal compressore 3 viene fornito allo scambiatore di calo u re interno 5 attraverso la valvola a quattro vie 14, il refrigerante viene fatto circolare nella direzione indicata dalla freccia puntinata, attraverso la prima tubazione del refrigerante 8, gli scambiatori di calore interni 5, le tubazioni ramificate 15, la terza tubazione del refrigerante 28, lo scambiatore di calore esterno 4 ed il compressore 3, in successione.

Durante-questo percorso il refrigerante viene condensato negli scambiatori di calore interni 5 così da irradiare calore e il refrigerante evapora negli scambiatori di calore esterni 4 così da assorbire calore. Quindi, l'aria interna viene riscaldata.

Una tubazione di bypass 20 viene disposta tra lo scambiatore di calore esterno 4 e il compressore 3, per bypassare una parte del refrigerante che fluisce nello scambiatore di calore esterno 4. La tubazione di bypass 20 collega una parte della prima tubazione del refrigerante 8 adiacente l'entrata del compressore 3 con lo scambiatore di calore esterno 4, cosicché una parte del refrigerante compresso fornito dal compressore 3 dello scambiatore di calore esterno 4 viene fatto direttamente circolare nel compressore 3. Una valvola di bypass 21 è montata sulla tubazione di bypass 20. Come valvola di bypass 21, si impiega una valvola elettrica capace di controllare il suo grado di apertura.

Un sensore di temperatura 30 è montato sulla prima tubazione del refrigerante 8 in un punto adiacente il compressore 3. Il sensore di temperatura 30 rileva la temperatura del refrigerante che fluisce nel compressore 3.

La Figura 2 è uno schema a blocchi del condizionatore d'aria di tipo multiplo illustrato in Figura 1. Una parte di controllo 10 viene azionata quando si fornisce energia elettrica dalla parte 12 di alimentazione di energia e segnali da un pannello di controllo 13 e dal sensore di temperatura 30 vengono inviati dalla parte di controllo 10. Un utilizzatore agisce sul pannello di controllo 13 per selezionare il modo operativo del condizionatore d'aria.

La parte di controllo 10 controlla il funzionamento del compressore 3 attraverso il circuito di comando del compressore 43 e controlla le valvole 11 e la valvola di bypass 21 secondo la condizione operativa definita mediante il pannello di controllo 13. Inoltre, la parte di controllo 10 controlla la valvola di bypass 21 in base al segnale proveniente dal sensore di temperatura 30.

In quanto segue, verrà descritto il funzionamento del condizionatore d'aria secondo la presente invenzione costruito nel modo suddescritto.

Mentre tutte le unità interne 5 sono in funzione, la parte di controllo 10 controlla la valvola di bypass 21 in modo da chiudere la tubazione di bypass 20 e controlla le valvole 11 così da aprire le tubazioni ramificate 15. Quindi, il refrigerante compresso dal compressore 3 viene fatto circolare attraverso 10 scambiatore di calore esterno 4, la terza tubazione del refrigerante 28, le tubazioni ramificate 15, gli scambiatori di calore interni 5, le tubazioni ramificate 25, la prima tubazione del refrigerante 8 ed il compressore 3 in successione. In questo percorso, il refrigerante viene condensato nello scambiatore di calore esterno 4 così da irradiare calore, ed il refrigerante evapora nello scambiatore di calore interno 5 assorbendo calore. In tal modo l'aria interna viene raffreddata.

Mentre una delle unità interne 1a e 1b, per esempio la prima unità interna la, è in funzione, la parte di controllo 10 controlla la valvola di bypass 21 in modo da aprire la tubazione di bypass 20 e controlla le valvole 11a e 11b in modo da aprire la tubazione ramificata 15a e chiudere la tubazione ramificata 15b. Il refrigerante compresso dal compressore 3 viene quindi fatto circolare attraverso lo scambiatore di calore esterno 4, la terza tubazione del refrigerante 28, la tubazione ramificata 15a, il primo scambiatore di calore interno 5a, la tubazione ramificata 25a, la prima tubazione del refrigerante 8 e il compressore 3 in successione, e quindi soltanto la prima unità interna la esegue l'operazione di raffreddamento. Nel percorso, una parte del refrigerante che fluisce nello scambiatore di calore esterno 4 viene fatto direttamente circolare al compressore 3 attraverso la tubazione di bypass 20. Il refrigerante fornito dalla tubazione di bypass 20 viene espanso e la sua pressione viene ridotta nella tubazione di bypass 20, quindi il refrigerante viene inviato al compressore 3.

Il sensore 30 di temperatura rileva la temperatura del refrigerante che fluisce nel compressore 3 attraverso la prima tubazione del refrigerante 8. Quando la temperatura rilevata è superiore ad una temperatura prestabilita, la parte di controllo 10 controlla la valvola di bypass 21 così da diminuire il grado di apertura della tubazione di bypass 20. Quindi, la quantità di refrigerante che fluisce nella tubazione di bypass 20 viene diminuita; invece, quella del refrigerante che fluisce nel primo scambiatore di calore interno 5a viene aumentata. Poiché la quantità di refrigerante fornito al primo scambiatore di calore interno 5a viene aumentata, la temperatura del refrigerante che circola nel compressore 3 attraverso la prima tubazione 8 del refrigerante diminuisce. Quindi, la differenza di temperatura tra il refrigerante che circola ed il refrigerante bypassato viene ridotta, e la differenza di pressione viene pure ridotta. Per conseguenza, il rumore provocato dalla differenza di pressione si riduce.

Intanto, quando la temperatura rilevata del sensore di temperatura 30 è inferiore ad una temperatura predeterminata, la parte di controllo 10 controlla la valvola di bypass 21 in modo da aumentare il grado di apertura della tubazione di bypass 20. Quindi, la quantità di refrigerante che fluisce nella tubazione di bypass 20 viene aumentata; invece, quella del refrigerante che fluisce nel primo scambiatore di calore interno 5a viene diminuita. Poiché la quantità del refrigerante inviato al primo scambiatore di calore interno 5a è diminuita, la temperatura del refrigerante che viene fatto circolare nel compressore 3 attraverso la prima tubazione 8 del refrigerante aumenta. Quindi, la differenza di temperatura tra il refrigerante in circolazione ed il refrigerante bypassato si riduce e si riduce pure la differenza di pressione. Per conseguenza, il rumore causato dalla differenza di pressione viene ridotto.

Intanto, poiché la quantità di refrigerante inviato allo scambiatore di calore interno 5 viene aumentata quando la temperatura del refrigerante in circolazione aumenta, la quantità di refrigerante inviato allo scambiatore di calore interno 5 viene opportunamente controllata in funzione dell'ambiente operativo dell'unità interna 1. In altre parole, quando è necessaria una grande quantità di refrigerante nello scambiatore di calore interno 5, la quantità di refrigerante fornita dallo scambiatore di calore interno 5 viene aumentata e quando è necessaria una piccola quantità di refrigerante nello scambiatore di calore interno 5, la quantità di refrigerante fornito allo scambiatore di calore interno 5 viene ridotta. Quindi, l'efficienza dello scambio termico delle unità interna 1 viene migliorata.

Come descritto in precedenza, secondo la presente invenzione, la differenza di pressione tra il refrigerante che si fa circolare nel compressore ed il refrigerante bypassato viene ridotta riducendo così il rumore. Inoltre, la quantità di refrigerante fornito alle unità interne viene opportunamente regolata, e quindi l'efficienza di raffreddamento migliora.

Sebbene la presente invenzione sia stata descritta ed illustrata in dettaglio, si comprenderà chiaramente che la descrizione è fatta a semplice titolo di illustrazione ed esempio e non deve essere considerata limitativa, ma lo spirito e lo scopo della presente invenzione sono limitati soltanto dalle rivendicazioni allegate.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Condizionatore d'aria comprendente: una unità esterna avente un compressore per comprimere il refrigerante ed uno scambiatore di calore esterno per scambiare calore del refrigerante fornito dal compressore con l'aria esterna; una pluralità di unità interne aventi rispettivamente uno scambiatore di calore interno per scambiare calore del refrigerante fornito dallo scambiatore di calore esterno con l'aria interna; una tubazione di bypass che collega lo scambiatore di calore esterno con il compressore in modo da bypassare una parte del refrigerante fornito allo scambiatore di calore esterno nel compressore; una valvola di bypass per controllare il grado di apertura della tubazione di bypass; un sensore di temperatura per rilevare la temperatura del refrigerante che viene fatto circolare dallo scambiatore di calore interno al compressore; e una parte di controllo per controllare la valvola di bypass in modo che il grado di apertura della tubazione di bypass diminuisca quando la temperatura del refrigerante rilevata dal sensore di temperatura aumenta.
2. Condizionatore d'aria secondo la rivendicazione 1, in cui la parte di controllo controlla la valvola di bypass cosicché la tubazione di bypass sia chiusa quando tutte le unità interne sono in funzione