ES2314861T3 - Unidad interior de un equipo de aire acondicionado. - Google Patents
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Abstract
Unidad interior (1) de un equipo de aire acondicionado de los constituidos por una carcasa (2) hueca esencialmente paralelepipédica recta rectangular provista de sendos orificios para la entrada (18) y salida (19) del aire, respectivamente, que alberga en su interior al menos un elemento de filtro (3), al menos un intercambiador (4) de calor y un ventilador (5) centrífugo que aspira, a través del orificio de entrada, el aire de la zona de confort de una estancia hasta las superficies del intercambiador de calor y lo devuelve, a través del orifico de salida, a la mencionada zona de confort, comprendiendo la unidad interior un elemento divisorio (6) que separa la carcasa en dos cavidades transversales, una de aspiración (1a) y una de impulsión (1b), y está dotado de una abertura (11) para el paso del aire de una a otra cavidad; estando provisto el ventilador en el citada abertura del elemento divisorio, de modo que su eje de giro queda dispuesto esencialmente perpendicular respecto de las caras mayores de la carcasa, constituyendo la citada abertura la entrada al oído de aspiración (7) del ventilador; y estando el intercambiador de calor situado a un lado u otro del ventilador, siempre fuera de la proyección, en sentido axial, del oído de aspiración del mismo, caracterizada porque la relación entre el diámetro (D) del rodete (8) del ventilador y la altura (h) de descarga de los álabes (9) del ventilador sigue la relación: D/h >_ 5,5 y porque el estator (10) del motor (12) del ventilador está alojado en el interior de una carcasa envolvente (13) situada en el oído de aspiración (7) del ventilador, fijado a una de las caras mayores de la carcasa (2) hueca de la unidad interior.
Description
Unidad interior de un equipo de aire
acondicionado.
La invención se refiere a una unidad interior de
un equipo de aire acondicionado de los constituidos por una carcasa
hueca provista de sendos orificios para la entrada y salida del
aire, respectivamente, que alberga en su interior al menos un
intercambiador de calor y un ventilador que aspira, a través del
orificio de entrada, el aire de la zona de confort de una estancia
hasta las superficies del intercambiador de calor y lo devuelve, a
través del orificio de salida, a la mencionada zona de confort.
Las unidades interiores de equipos de aire
acondicionado conocidas están constituidas por una carcasa exterior,
a modo de armario, provistas de una rejilla u orificio para la
entrada de aire situada preferentemente, en los equipos destinados
a instalarse en posición horizontal o vertical, en su parte inferior
y una rejilla u orificio de salida del aire situada en una parte
frontal de la carcasa. Dichas unidades comprenden además un
intercambiador de calor constituido generalmente, en los equipos
para proporcionar frío, por un evaporador que enfría el aire que
penetra en la carcasa a través de la rejilla de entrada con el calor
de evaporación de un refrigerante. Un ventilador alojado en el
interior de la carcasa es el encargado de aspirar el aire de la
estancia, dirigirlo hacia en intercambiador de calor de la unidad
interior y expulsarlo hacia el exterior a través de la rejilla de
salida o de unos conductos.
Un ejemplo de unidad interior de un equipo de
aire acondicionado se describe en el documento WO 3033965. La
carcasa de la unidad está provista de un orificio frontal o de
rejilla que se extiende horizontalmente, detrás de la cual está
ubicado, en el interior de la carcasa, un ventilador tangencial que
aspira y expulsa el aire en sentido tangencial respecto de su eje
de giro. Este tipo de ventiladores, cuyo eje de giro es paralelo a
la rejilla u orificio de aspiración, se ha venido utilizando hasta
la fecha debido a que el motor del ventilador puede alojarse en el
interior de la carcasa en uno de los extremos del ventilador,
aumentándose en mayor o menor medida la longitud de la carcasa pero
evitándose tener que aumentar el espesor de la misma. En este tipo
de unidades el espesor de la carcasa queda determinado por el
diámetro del rodete del ventilador el cual, para conseguir un flujo
óptimo de aire, debe tener un tamaño mínimo. Este tamaño mínimo
condiciona, tal y como se ha explicado, el espesor de la carcasa. A
mayor flujo de aire, mayor será el espesor de la carcasa.
La utilización de ventiladores centrífugos,
ubicados en el interior de la carcasa de modo que su eje de giro es
perpendicular respecto de las caras mayores de dicha carcasa,
soluciona en parte los inconvenientes anteriormente citados. Un
ejemplo de este tipo de construcción está representado en el
documento US 5823002.
A pesar de que el diámetro del rodete del
ventilador no condiciona el espesor de la carcasa, el tamaño del
motor de accionamiento de dichos ventiladores sí que condiciona
dicho espesor. Este tipo de ventiladores es utilizado
frecuentemente en unidades destinadas a ser instaladas
horizontalmente en los techos de las estancias que se requieren
acondicionar. En este tipo de instalaciones el espesor de la unidad
no es de especial relevancia puesto que la unidad suele quedar
empotrada entre el falso techo de la estancia y el encofrado del
piso superior.
Se hace notar pues la falta de una unidad
interior de aire acondicionado de menor espesor que las unidades
conocidas, sin que se disminuya por ello el flujo de aire aspirado,
garantizándose una óptima potencia de refrigeración del equipo de
aire acondicionado.
La unidad interior de un equipo de aire
acondicionado, objeto de la invención, supera los inconvenientes
anteriormente citados. Dicha unidad está constituida por una
carcasa hueca esencialmente paralelepipédica recta rectangular
provista de sendos orificios para la entrada y salida del aire,
respectivamente, que alberga en su interior al menos un elemento de
filtro, al menos un intercambiador de calor y un ventilador
centrífugo que aspira, a través del orificio de entrada, el aire de
la zona de confort de una estancia hasta las superficies del
intercambiador de calor y lo devuelve, a través del orifico de
salida, a la mencionada zona de confort.
En esencia, la unidad se caracteriza porque
comprende un elemento divisorio que separa la carcasa en dos
cavidades transversales, una de aspiración y una de impulsión,
provisto de una abertura para el paso del aire de una a otra
cavidad, estando provisto el ventilador en el citada abertura del
elemento divisorio, de modo que su eje de giro queda dispuesto
esencialmente perpendicular respecto de las caras mayores de la
carcasa, constituyendo la citada abertura la entrada al oído de
aspiración del ventilador, y porque el intercambiador de calor está
situado a un lado u otro del ventilador, siempre fuera de la
proyección, en sentido axial, del oído de aspiración del mismo.
Según otra característica de la invención, la
relación entre el diámetro (D) del rodete del ventilador y la
altura (h) de descarga de los álabes del ventilador sigue la
relación: D/h \geq 5,5.
\newpage
Según otra característica de la invención, la
unidad se caracteriza porque aloja en su interior el motor de
accionamiento del ventilador, y porque el estator de dicho motor
está alojado en el interior de una carcasa envolvente situada en el
oído de aspiración del ventilador, fijado a una de las caras mayores
de la carcasa hueca de la unidad
interior.
interior.
De acuerdo con otra característica de la
invención, el rodete del ventilador comprende una corona circular
plana, o círculo plano de unión de los álabes de dicho rodete, los
cuales se proyectan desde el oído de aspiración hacia los extremos
del ventilador, estando la corona circular unida al rotor del motor
de accionamiento del ventilador, que es un motor de rotor externo,
y porque el estator de dicho motor está fijado, mediante unos
soportes, a la cara de la carcasa adyacente a la corona circular del
rodete del ventilador.
En los dibujos adjuntos se ilustra a título de
ejemplo no limitativo un modo de realización de la unidad interior
de un equipo de aire acondicionado según la invención. En dichos
dibujos:
la Fig. 1 es una vista en sección longitudinal
de una unidad interior según la invención;
las Figs. 2a, 2b y 2c son sendas vistas,
seccionadas, del elemento divisorio y del ventilador
correspondientes a tres variantes de una unidad interior según la
invención; y
la Fig. 3 es una representación esquemática y en
perspectiva de la unidad interior de la Fig. 1.
La unidad interior 1 del equipo de aire
acondicionado representado a modo de ejemplo en la Fig. 1 está
constituida de un modo en si conocido por una carcasa 2 hueca
paralelepipédica recta rectangular provista de sendos orificios
para la entrada 18 y salida 19 del aire, respectivamente, que
alberga en su interior dos elementos de filtro 3, que cubren los
mencionados orificios de entrada y salida de aire; un intercambiador
4 de calor; y un ventilador 5 centrífugo que aspira, a través del
orificio de entrada 18, el aire de la zona de confort de una
estancia hasta las superficies del intercambiador 4 de calor y lo
devuelve, a través del orifico de salida 19, a la mencionada zona de
confort.
Tal y como se representa en las Figs. 1 y 3, la
unidad interior 1 comprende un elemento divisorio 6 que separa la
carcasa en dos cavidades transversales, una de aspiración 1a y una
de impulsión 1b. El elemento divisorio está provisto de una
abertura 11 (ver Fig. 3) para el paso del aire de la cavidad de
aspiración 1a a la cavidad de impulsión 1b, siempre a través del
ventilador 5 centrífugo ubicado a tal efecto a un lado de la citada
abertura del elemento divisorio, estando dispuesto su eje de giro
perpendicular respecto de las caras mayores 17 y 17' de la carcasa
2, constituyendo la citada abertura 11 la entrada al oído de
aspiración 7 del ventilador. En el ejemplo de las Figs. 1 y 3 el
intercambiador 4 de calor está situado en la cavidad de aspiración
1a de la carcasa 2, fuera de la proyección, en sentido axial, del
oído de aspiración 7 del ventilador.
La trayectoria del aire por el interior de la
carcasa 2 sigue una dirección axial a la entrada del ventilador 5 y
perpendicular al eje del mismo a la salida del ventilador 5, con lo
que la dirección de entrada y la dirección de salida del aire
forman un ángulo recto.
Preferentemente, el ventilador 5 es del tipo que
monta álabes 9 orientados hacia delante, de acción, o hacia atrás,
de reacción. Los ventiladores que montan álabes orientados hacia
delante incorporan un mayor número de álabes pero generan poco
ruido. Para una misma velocidad de giro, con este tipo de
ventiladores se consigue el mismo caudal de aire con ventiladores
más pequeños en comparación con otro tipo de ventiladores. Los
ventiladores que montan álabes orientados hacia atrás, presentan un
mejor rendimiento que los anteriores ya que los antiguos álabes de
chapa se pueden reemplazar por los más mordernos de perfil
aerodinámico que permiten llegar a rendimientos del orden de un 75
a un 80% donde su gasto másico y su presión son inferiores para una
misma velocidad de giro y número de álabes que los ventiladores del
tipo de álabes orientados hacia delante.
En general, utilizando este tipo de ventiladores
no es necesario llegar a velocidades de giro elevadas para
conseguir suficiente caudal y fuerza de aire. En este ejemplo de
realización el ventilador trabaja a pocas revoluciones por minuto,
en concreto con un motor de 6 polos o más puede trabajar hasta 950
revoluciones por minuto.
Con el objetivo de conseguir el caudal óptimo
con el espacio mínimo para la ubicación del motor de accionamiento
del ventilador 5, la relación entre el diámetro D del rodete 8 del
ventilador 5 y la altura h de descarga de los álabes 9 del
ventilador sigue la expresión D/h \geq 5,5. Se consigue así, tal
como se puede observar en la Fig. 3, una reducción considerable del
espesor de la carcasa 2 en comparación con los actuales espesores
de las unidades interiores conocidas, manteniéndose las mismas
prestaciones técnicas en cuanto a potencia frigorífica, caudal de
aire, presión disponible, consumo eléctrico y nivel de ruido. En
realidad, esta reducción se debe no sólo a las dimensiones del
ventilador 5 sino también a la novedosa ubicación del motor 12 de
accionamiento en el interior del oído de aspiración 7 del
ventilador 5. Con estas características se reduce entre un 30 y un
40% el espesor máximo de la carcasa de las unidades interiores de
los equipos de aire acondicionado convencionales.
En efecto, como puede observarse en detalle en
las Figs. 2 y 3, el estator 10 del motor 12 de accionamiento está
alojado en el interior de una carcasa envolvente 13 situada en el
oído de aspiración 7 del ventilador 5, fijado a una de las caras
mayores de la carcasa 2 hueca de la unidad interior. Con esta
ubicación del motor el espesor de la carcasa 2 se ajusta a unas
medidas muy próximas a las del motor 12 de accionamiento, el cual
garantiza a su vez el caudal de aire con las proporciones entre el
diámetro y la altura de descarga de los álabes del ventilador antes
detallada.
Tal como se observa en las Figs. 2a y 2b el
rodete 8 del ventilador 5 comprende una corona circular 15, plana,
de unión de los álabes 9 de dicho rodete, los cuales se proyectan
desde la corona en dirección al oído de aspiración 7, estando dicha
corona circular 15 unida al rotor 14 del motor 12 de accionamiento
del ventilador 5. En el ejemplo de la Fig. 2b, el motor 12 de
accionamiento es un motor de rotor interno, y el estator 10 de
dicho motor está fijado, mediante unos correspondientes soportes
16', a la cara opuesta 17' de la cara 17 de la carcasa 2 adyacente
a la corona circular 15 del rodete del ventilador.
De un modo alternativo, en el ejemplo
representado en la Fig. 2a el motor 12 de accionamiento es un motor
de rotor externo, y el estator 10 de dicho motor está fijado,
mediante unos soportes 16, a la cara 17 de la carcasa 2 adyacente a
la corona circular 15 del rodete 8 del ventilador 5. Ventajosamente
respecto de la variante anterior, los soportes 16 no deben de
adaptarse al espesor de la carcasa 2.
En la Fig. 2c se ha representado otra variante
de una unidad interior de un equipo de aire acondicionado según la
invención, y más en concreto del elemento divisorio 6 y de la zona
de ubicación del rodete 8. En dicha variante se observa que la cara
17 de la carcasa 2 no es plana y que, a diferencia de las variantes
de las Figs. 2a y 2b, ésta presenta un entrante 20 que determina un
alojamiento en el que se ubica el motor 12 de accionamiento del
ventilador 5. Dicho motor 12 está unido firmemente a la carcasa
mediante unos soportes 16' y está provisto además de unos segundos
soportes de fijación mural 21 para su fijación a unas de las paredes
del recinto, preferentemente la pared de techo.
En el ejemplo de la Fig. 2c, el entrante 20 está
configurado a modo de domo invertido y está provisto de un orificio
a través del cual el eje de giro del ventilador 5, arrastrado por el
rotor 14 del motor 12 de accionamiento, se introduce en el interior
de la carcasa 2 para transmitir el movimiento de giro al rodete 8
del ventilador 5. Ventajosamente, de acuerdo con esta variante
constructiva no es necesario desmontar la carcasa 2 para llevar a
cabo operaciones de mantenimiento o reparación del motor 12 de
accionamiento.
A diferencia de las unidades interiores
conocidas, en las que el ventilador 5 está provisto de su propia
carcasa envolvente, que encierra el rodete del ventilador y
constituye el oído de aspiración del ventilador, en la unidad
interior según la invención es el elemento divisorio 6 el que
realiza dicha función. Tal y como puede observarse en la Fig. 1, la
abertura 11 del elemento divisorio 6 presenta, a modo de embudo, una
sección creciente en el sentido de circulación del aire. En dicha
figura, las paredes que constituyen el oído de aspiración del
ventilador 5, que forman parte del elemento divisorio 6, son de
generatriz cóncava en tanto que el perfil superior de los álabes 9
es recto. Aunque no representado, se entiende que el perfil
superior de los álabes 9 puede ser curvo y que las paredes que
constituyen el oído de aspiración del ventilador 5 pueden ser de
generatriz recta o pueden estar dotadas de una curvatura
complementaria al del perfil superior de los álabes 9.
En las Figs. 2a y 2b, la abertura 11 del
elemento divisorio 6, de un modo alternativo, está desprovista de
cuello alguno para acompañar el aire aspirado por el ventilador 5 en
dirección a los álabes 9.
En el lado de impulsión, el elemento divisorio 6
puede presentar una forma redondeada para facilitar el camino del
aire a la salida del ventilador 5, en dirección al orificio de
salida 19, análogamente a las carcasas envolventes en forma de
caracol.
Naturalmente los orificios de entrada 18 y de
salida 19 del aire pueden estar situados en las caras laterales o
en la cara frontal de la carcasa 2. Por lo que respecta al
intercambiador 4 de calor, este se dispone, maximizando la
superficie de contacto con el aire, inclinado respecto de las caras
mayores 17 y 17' de la carcasa 2 de la unidad interior 1.
Con estas características, la unidad interior 1
del equipo de aire acondicionado objeto de la invención puede
instalarse tanto en posición horizontal, suspendido del techo de la
estancia que se desea acondicionar, como en posición vertical,
apoyada contra una de las paredes de dicha estancia, ocupando un
espacio mínimo debido a la reducción en el espesor de la carcasa
2.
Claims (2)
1. Unidad interior (1) de un equipo de aire
acondicionado de los constituidos por una carcasa (2) hueca
esencialmente paralelepipédica recta rectangular provista de sendos
orificios para la entrada (18) y salida (19) del aire,
respectivamente, que alberga en su interior al menos un elemento de
filtro (3), al menos un intercambiador (4) de calor y un ventilador
(5) centrífugo que aspira, a través del orificio de entrada, el aire
de la zona de confort de una estancia hasta las superficies del
intercambiador de calor y lo devuelve, a través del orifico de
salida, a la mencionada zona de confort, comprendiendo la unidad
interior un elemento divisorio (6) que separa la carcasa en dos
cavidades transversales, una de aspiración (1a) y una de impulsión
(1b), y está dotado de una abertura (11) para el paso del aire de
una a otra cavidad; estando provisto el ventilador en el citada
abertura del elemento divisorio, de modo que su eje de giro queda
dispuesto esencialmente perpendicular respecto de las caras mayores
de la carcasa, constituyendo la citada abertura la entrada al oído
de aspiración (7) del ventilador; y estando el intercambiador de
calor situado a un lado u otro del ventilador, siempre fuera de la
proyección, en sentido axial, del oído de aspiración del mismo,
caracterizada porque la relación entre el diámetro (D) del
rodete (8) del ventilador y la altura (h) de descarga de los álabes
(9) del ventilador sigue la relación:
D/h \geq
5,5
y porque el estator (10) del motor
(12) del ventilador está alojado en el interior de una carcasa
envolvente (13) situada en el oído de aspiración (7) del
ventilador, fijado a una de las caras mayores de la carcasa (2)
hueca de la unidad
interior.
2. Unidad interior (1) según la reivindicación
1, caracterizada porque el rodete (8) del ventilador
comprende una corona circular (15), plana, de unión de los álabes
(9) de dicho rodete, los cuales se proyectan desde el oído de
aspiración hacia los extremos del ventilador, estando la corona
circular unida al rotor (14) del motor (12) de accionamiento del
ventilador (5), que es un motor de rotor externo, y porque el
estator (10) de dicho motor está fijado a la cara (17) de la
carcasa (2) adyacente a la corona circular del rodete del
ventilador, mediante unos soportes (16).
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