ES2198802T3 - Aparato que tiene un ciclo de refrigeracion. - Google Patents
Aparato que tiene un ciclo de refrigeracion.Info
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Abstract
EN UN APARATO QUE TIENE UN CICLO DE REFRIGERACION, EL CICLO DE REFRIGERACION SE FORMA CONECTANDO ANULARMENTE UN COMPRESOR (1), UN CONDENSADOR (3), UN DISPOSITIVO DE EXPANSION (4) Y UN EVAPORADOR ENTRE SI, EL APARATO UTILIZA PROPANO, ISOBUTANO O GAS ETANO COMO REFRIGERANTE, Y UTILIZA ACEITE REFRIGERANTE DE MAQUINAS QUE TIENE UNA SOLUBILIDAD MUTUA MENOR CON EL REFRIGERANTE, ASI COMO UN SECADOR (6, 100) DISPUESTO EN EL CICLO DE REFRIGERACION PARA ABSORBER AGUA. EN LUGAR DEL SECADOR (6, 100) EN EL ACEITE REFRIGERANTE DE MAQUINA PUEDE INCLUIRSE UN ADITIVO QUE REACCIONA CON EL AGUA. CON ESTA DISPOSICION, PUEDE REDUCIRSE LA CANTIDAD DE REFRIGERANTE, Y PUEDE LOGRARSE LA FIABILIDAD A LARGO PLAZO DEL APARATO.
Description
Aparato que tiene un ciclo de refrigeración.
La presente invención se refiere a un aparato que
tiene un ciclo de refrigeración, que utiliza un refrigerante
inflamable que tiene, como componente principal, uno de los
compuestos entre propano (R290), isobutano (R600a) y etano (R170) o
una mezcla de una pluralidad de estos componentes.
Actualmente, los refrigerantes basados en freón,
que tienen propiedades estables y son fáciles de manejar, se
utilizan como refrigerantes de un aparato que tenga un ciclo de
refrigeración tal como un frigorífico y un sistema de aire
acondicionado.
Sin embargo, aunque los refrigerantes de freón
tienen propiedades estables y son fáciles de manejar, se afirma
que los refrigerantes de Freón destruyen la capa de ozono y puesto
que los refrigerantes de Freón afectan desfavorablemente al medio
ambiente global, el uso de los refrigerantes de freón estará
completamente prohibido en el futuro después de un período de
tiempo preparatorio. Entre los refrigerantes de freón, los
refrigerantes de hidrofluorocarburos (HFC) no parecen destruir la
capa de ozono, sino que tienen propiedades para facilitar el
calentamiento global. En particular, en Europa, donde sus
habitantes están preocupados por los problemas del medio ambiente,
existe una tendencia a prohibir también el uso de este
refrigerante. Es decir, existe una tendencia de que se prohiba el
uso de los refrigerantes de freón que sean producidos de manera
artificial y los refrigerantes naturales, tales como hidrocarburos,
sean utilizados como en el pasado. Sin embargo, dichos
refrigerantes naturales son inflamables y deben utilizarse
eficazmente recursos limitados y existe el problema de que la
cantidad de uso debe controlarse.
Por lo tanto, cuando se utiliza un refrigerante
tal como propano o isobutano en el aparato que tiene el ciclo de
refrigeración, para poder reducir la cantidad de refrigerante a
utilizar, es efectivo utilizar aceite de máquina de refrigeración
que tenga menos solubilidad mutua que el refrigerante.
Sin embargo, para poder reducir la solubilidad
mutua entre el refrigerante y el aceite para máquina de
refrigeración, puesto que la polaridad del refrigerante es casi no
polar, es efectivo utilizar aceite para máquina de refrigeración
que tenga mayor polaridad, pero existe el problema de que el
aceite de máquina de refrigeración que tenga una gran polaridad es
susceptible de absorber agua y el aceite refrigerante que absorbe
agua se descompone por un fuerte movimiento deslizante.
Los aparatos de refrigeración que utilizan
refrigerantes inflamables naturales son conocidos en esta técnica.
En la publicación WO 94/05956, se describe un aparato de
refrigeración que comprende un compresor, un condensador, un
dispositivo de expansión y un evaporador. El aparato de
refrigeración utiliza una mezcla de gases naturales, tales como
propano y butano, para su sustitución directa en sistemas para uso
de refrigerante R-12.
Por lo tanto, es objeto de la presente invención
impedir la descomposición del aceite para máquina debido a la
absorción de agua y reducir la cantidad de refrigerante utilizado
en un aparato que tenga un ciclo de refrigeración utilizando un
aceite de máquina de refrigeración que tenga menos solubilidad
mutua con el refrigerante.
Otro objeto de la presente invención es reducir
todavía más la cantidad de refrigerante utilizada en el aparato
que tiene el ciclo de refrigeración usando aceite de máquina de
refrigeración adecuado para reducir el refrigerante.
Otro objeto de la invención es proporcionar un
aparato que tenga un ciclo de refrigeración capaz de obtener la
fiabilidad a largo plazo utilizando aceite de máquina de
refrigeración que genera pocos sedimentos y que es excelente en el
rendimiento de sellado y de lubricación de superficie
deslizante.
Los objetos anteriores se consiguen por la
presente invención según se define en las reivindicaciones
independientes 1 y 2. Nuevos desarrollos se basarán en las
reivindicaciones subordinadas.
En un ciclo de refrigeración formado conectando
anularmente un compresor, un condensador, un dispositivo de
expansión y un evaporador con otro, la presente invención se
refiere a un aparato que tenga dicho ciclo de refrigeración, que
utiliza un refrigerante que comprende, como componente principal,
uno de entre propano, isobutano y etano o una mezcla de una
pluralidad de estos componentes y utiliza aceite de máquina de
refrigeración para el compresor que tiene una solubilidad mutua con
el refrigerante del 5% en peso o menos a la temperatura de
25ºC.
Por tanto, según la presente invención, es
posible reducir la cantidad de solución de refrigerante en el
aceite de máquina de refrigeración seleccionando dicho refrigerante
y el aceite de máquina de refrigeración y reducir la cantidad de
refrigerante a cargar en el aparato que tiene el ciclo de
refrigeración.
Para conseguir el objeto anterior, según un
primer aspecto de la presente invención, se proporciona un aparato
que tenga un ciclo de refrigeración, donde este ciclo está
constituido conectando anularmente un compresor, un condensador, un
dispositivo de expansión y un evaporador entre sí, utilizando el
aparato un refrigerante que comprende, como componente principal,
uno de entre propano, isobutano y etano o una mezcla de una
pluralidad de estos componentes y utiliza aceite de máquina de
refrigeración que tiene una solubilidad mutua con los
refrigerantes del 5% en peso o menos a la temperatura de 25ºC y se
proporciona un secador en el ciclo de refrigeración para absorber
agua.
Puesto que el propano, isobutano y compuestos
similares son refrigerantes cuyas polaridades son casi no polares,
un aceite de máquina de refrigeración que tenga una gran polaridad
es preferible al aceite de máquina de refrigeración que tenga una
solubilidad mutua del 5% en peso o menos a la temperatura de 25ºC,
pero el aceite de máquina de refrigeración que tenga mayor
polaridad es susceptible de absorber agua en la atmósfera y si se
utiliza tal como está el aceite de máquina de refrigeración que
absorbe agua, este aceite se descompone por un fuerte movimiento
deslizante de la parte mecánica del compresor y se incrementa la
pérdida de movimiento deslizante y no puede obtenerse una
fiabilidad suficiente. Por lo tanto, para poder mantener la
concentración de agua en el ciclo de refrigeración a bajo nivel, el
secador está dispuesto en el ciclo de refrigeración para absorber,
fijar y mantener el agua con esta característica, siendo posible
obtener la fiabilidad suficiente incluso en un aparato que tenga
un ciclo de refrigeración que utilice aceite de máquina de
refrigeración que tenga gran polaridad.
Según un segundo aspecto de la invención, se
proporciona un aparato que tiene un ciclo de refrigeración, donde
el ciclo de refrigeración se forma conectando, de forma anular, un
compresor, un condensador, un dispositivo de expansión y un
evaporador mutuo, utilizando el aparato un refrigerante que
comprende, como componente principal, uno de entre propano,
isobutano y etano o una mezcla de una pluralidad de estos
componentes y utiliza aceite de máquina de refrigeración que tenga
una solubilidad mutua con el refrigerante del 5% en peso o menos a
una temperatura de 25ºC y un aditivo que reacciona con el agua se
incluye en el aceite de máquina de refrigeración.
Utilizando un aditivo que reaccione con el agua
en el aceite de máquina de refrigeración, es posible mantener
fácilmente la concentración de agua en el ciclo de refrigeración a
un nivel bajo sin disponer un elemento tal como el secador.
Según un tercer aspecto de la invención, en el
primero o segundo aspecto el aceite de máquina de refrigeración es
un compuesto de carbonato. Un aceite base de dicho aceite de
máquina de refrigeración es un material líquido que tiene un
aglutinante de éster de carbono lineal o anular en la molécula. El
enlace de éster de carbono tiene gran polarizabilidad y la
polaridad del compuesto que tiene este enlace de éster de carbono
en su estructura molecular es grande, es posible suprimir la
solubilidad mutua con propano, isobutano o etano de no polaridad a
un pequeño nivel y es posible reducir el refrigerante en el
aparato que tiene el ciclo de refrigeración.
Según un cuarto aspecto, en el tercer aspecto el
número de carbonos que forman el enlace de éster de ácido
carbónico ocupa al menos un 10% atómico de todo el número de
átomos de carbono que forman el compuesto de carbonato. Utilizando
el compuesto de carbonato que tiene dicha estructura, puede
obtenerse una mayor polaridad, siendo posible suprimir todavía más
la solubilidad mutua con propano, isobutano o etano de no
polaridad a un nivel pequeño y es posible reducir todavía más el
refrigerante en el ciclo de refrigeración del aparato. Así mismo,
si una parte de enlace que incluya un átomo heterogéneo tal como
enlace de éter, enlace de éster, enlace de amida o enlace de urea,
se incluye en una parte del compuesto de carbonato que no sea la
parte del enlace de éster de carbono, la polaridad se incrementa
todavía más y la solubilidad mutua puede reducirse también.
Según un quinto aspecto, en el tercer aspecto la
pureza del compuesto de carbonato de aceite de máquina de
refrigeración es del 99% o más alta. Con esta característica, es
posible suprimir el sedimento en el dispositivo de expansión
generado por el refrigerante controlando la cantidad total de grupo
de función que no ha reaccionado todavía y puede obtenerse la
fiabilidad suficiente a largo plazo.
Según un sexto aspecto, en el primero o segundo
aspecto, la solubilidad mutua entre el aceite de máquina de
refrigeración y el refrigerante es del 5% en peso o menos a una
temperatura de 25ºC. Es preferible que la solubilidad mutua sea del
5% en peso o menor para poder reducir la cantidad de refrigerante
a cargar. Resulta difícil suprimir completamente el aceite de
máquina de refrigeración de descargarse desde el compresor y para
poder recoger de nuevo, para el compresor, el aceite de máquina de
refrigeración que es una vez descargado desde el compresor, es
posible facilitar el trasiego del aceite de máquina de
refrigeración haciendo circular refrigerante que proporcione la
solubilidad mutua del aceite de máquina de refrigeración en algún
grado y pueda obtenerse la fiabilidad a largo plazo suficiente.
Según un séptimo aspecto, en el tercer aspecto,
el aceite de máquina de refrigeración incluye un 2% en peso o
menos de aceite mineral o alquilbenceno duro con respecto a al
compuesto de carbonato. Cuando la parte mecánica del compresor es
montada, se necesita una determinada cantidad de aceite para
montajes. Es posible suprimir la cantidad de agua mezclada desde
la atmósfera a un pequeño nivel utilizando aceite mineral o
alquilbenceno duro como el aceite para montajes en el momento de
realizar dicho montaje, pero puesto que el aceite para montajes y
el refrigerante son mutuamente disueltos en algún grado, la
cantidad de uso está limitada a un 2% en peso o menos. Si la
cantidad de uso del aceite mineral o del alquilbenceno duro está
dentro de este margen, aún cuando el aceite para montajes se
utilice junto con el aceite de máquina de refrigeración que tenga
una solubilidad mutua con los refrigerantes del 5% en peso o menos
a la temperatura de 25ºC puede asegurarse la fiabilidad a largo
plazo.
Según un octavo aspecto, en el primero o segundo
aspecto la viscosidad cinemática del aceite de máquina de
refrigeración a la temperatura de 40ºC está en el margen de 5 a 20
mm^{2}/s (5 a 20 cSt). Con esta característica, aún cuando se
utilice el aceite de máquina de refrigeración que tenga una
solubilidad mutua con el refrigerante del 5% en peso o menos a una
temperatura de 25ºC, el rendimiento de lubricación y el rendimiento
de sellado en la parte deslizante del compresor no se deteriora y
puede asegurarse la fiabilidad a largo plazo.
Según un noveno aspecto, en el primero o segundo
aspecto la viscosidad cinemática del aceite de máquina de
refrigeración a 100ºC está en un margen de 2 a 5 mm^{2}/s (2 a 5
cSt). Con esta característica, aún cuando se utilice el aceite de
máquina de refrigeración que tenga una solubilidad mutua con el
refrigerante del 5% en peso o menos a una temperatura de 25ºC, no
se deterioran el rendimiento de lubricación y el rendimiento de
sellado en la parte deslizante del compresor y puede asegurarse la
fiabilidad a largo plazo.
Según un décimo aspecto, en el primero o segundo
aspecto la constante dieléctrica del aceite de máquina de
refrigeración es 30 o mayor. Con esta característica, es posible
suprimir la solubilidad mutua entre el refrigerante y el aceite de
máquina de refrigeración y puede asegurarse la fiabilidad a largo
plazo.
Según un undécimo aspecto, en el primero o
segundo aspecto la resistividad de volumen del aceite de máquina
de refrigeración es 10^{11} \Omega cm o mayor. Con esta
característica, es posible suprimir la fuga de corriente eléctrica
debido al aceite de máquina de refrigeración y puede asegurarse la
fiabilidad a largo plazo.
Según un duodécimo aspecto, en el primero o
segundo aspecto la cantidad de agua en el ciclo de refrigeración
es 50 ppm o menor. Es decir, la cantidad de agua existente en el
ciclo de refrigeración se mantiene por el secador o se reacciona con
el aditivo de modo que la cantidad de agua se mantenga en 50 ppm o
menor. Con esta característica, es posible limitar el agua en el
ciclo de refrigeración a la baja concentración, para evitar el
deterioro del aceite de máquina de refrigeración debido a la
descomposición y asegurar todavía más la fiabilidad a largo plazo
del aparato que tiene el ciclo de refrigeración.
Según un decimotercer aspecto, en el primero o
segundo aspecto la cantidad de oxígeno en el ciclo de
refrigeración es 800 ppm o menor. Con esta característica, es
posible asegurar la seguridad del refrigerante inflamable, evitar el
deterioro del aceite de máquina de refrigeración debido a la
oxidación y asegurar todavía más la fiabilidad a largo plazo del
aparato que tenga el ciclo de refrigeración.
Según un decimocuarto aspecto, en el primer
aspecto el secador está provisto de un tubo lateral de líquido
desde el condensador al evaporador. Con esta característica, es
posible eliminar agua más positivamente sin deteriorar la capacidad
del ciclo de refrigeración debido al incremento de la pérdida de
presión y asegurar todavía más la fiabilidad a largo plazo del
aparato que tiene el ciclo de refrigeración.
Según un decimoquinto aspecto, en el primer
aspecto el secador está provisto de un depósito de aceite en el
compresor. Con esta característica, es posible eliminar más
positivamente agua en el aceite de máquina de refrigeración que sea
capaz de recibir la influencia del agua y asegurar todavía más la
fiabilidad a largo plazo del aparato que tiene el ciclo de
refrigeración.
Según un decimosexto aspecto, en el primer
aspecto el secador comprende principalmente zeolita tipo A de
intercambio de K. Con esta característica, el propano, isobutano o
etano que es el refrigerante no debe penetrar físicamente en la
estructura de zeolita y solamente se adsorbe y fija agua molecular
y por lo tanto, es posible asegurar la fiabilidad a largo plazo
del aparato que tiene el ciclo de refrigeración.
Según un decimoséptimo aspecto, en el primer
aspecto el secador comprende principalmente zeolita que está
sometida a un tratamiento hidrófugo. Con esta característica, es
posible bajar la reacción a aceite de refrigeración de alto grado
hidrofílico. Aún cuando la superficie de la zeolita tenga
repelencia, no existe ningún problema en la capacidad de absorción
de agua en un ciclo de refrigeración cuya presión sea alta en
algún grado.
Según un decimoctavo aspecto, en el aspecto
decimoséptimo, el tratamiento hidrófugo de la zeolita es con
acoplamiento de silano. Con esta característica, las superficies
de sílice de la zeolita y arcilla, que se utilizan como material
aglutinante, asumen de manera uniforme y fuerte la repelencia y es
posible asegurar todavía más la fiabilidad a largo plazo del
aparato que tiene el ciclo de refrigeración.
La Figura 1 es una vista de un ciclo de
refrigeración de acuerdo con una realización de la presente
invención y
La Figura 2 es una vista en sección de un
compresor según la realización de la invención.
En primer lugar, se explicará una estructura de
un ciclo de refrigeración y un compresor utilizado en una
realización de la presente invención con el empleo de los
dibujos.
La Figura 1 ilustra el ciclo de refrigeración en
un sistema de aire acondicionado y la Figura 2 muestra una vista
en sección del compresor usado en el sistema de aire
acondicionado.
Como se ilustra en la Figura 1, el compresor 1,
una válvula de 4 vías 2 y un intercambiador de calor de interiores
3, un dispositivo de expansión 4 y un intercambiador de calor de
exteriores 5 están conectados, de manera anular, entre sí a través
de tubos, formando de este modo un ciclo de refrigeración. El
intercambiador de calor de interiores 3 funciona como un
condensador en el momento de la operación de calentamiento y
funciona como un evaporador en el momento de la operación de
enfriamiento. El intercambiador de calor de exteriores 5 funciona
como un evaporador en el momento de la operación de calentamiento
y funciona como un condensador en el momento de la operación de
enfriamiento.
Como se ilustra en la Figura 1, un secador 6 para
absorber agua se proporciona en un tubo lateral de líquido entre
el intercambiador de calor de interiores 3 y el intercambiador de
calor de exteriores 5.
Como refrigerante utilizado en el ciclo de
refrigeración, se emplea propano o isobutano. Como aceite de
máquina de refrigeración en el compresor 1, se utiliza aceite de
máquina de refrigeración que tenga una solubilidad mutua con el
refrigerante del 5% en peso o menos a una temperatura de 25ºC.
Como tal aceite de máquina de refrigeración, un aceite de este tipo
que incluya compuesto de carbonato es eficaz y el compuesto de
carbonato, en donde el número de átomos de carbono que forman el
enlace de éster de ácido carbónico ocupa al menos un 10% atómico de
todo el número de átomos de carbono que forman el compuesto de
carbonato, con lo que es más eficaz. Es preferible que la
solubilidad mutua entre el refrigerante y el aceite de máquina de
refrigeración sea un 5% en peso o menos a la temperatura de 25ºC. El
secador 6 zeolita de tipo A de intercambio de K como material
principal que se calcina utilizando arcilla del 25% en peso como
material aglutinante. En ese momento, es preferible que la zeolita
esté sujeta a un tratamiento hidrófugo por acoplamiento de
silano.
En dicho ciclo de refrigeración, en el momento de
la operación de calentamiento, el calor del refrigerante que se
comprime por el compresor 1 se libera en el intercambiador de
calor en exteriores 3 y el refrigerante se descomprime por el
dispositivo de expansión 4 y absorbe calor en el intercambiador de
calor de exteriores 5 y se aspira al interior del compresor 1.
En el momento de la operación de enfriamiento, el
refrigerante comprimido por el compresor 1 fluye a través del
intercambiador de calor en exteriores 5, la válvula de expansión 4
y el intercambiador de calor en interiores 3 en este orden y se
aspira al interior del compresor 1.
El agua incluida en el ciclo de refrigeración
circula a través del ciclo de refrigeración junto con el
refrigerante y se absorbe por el secador 6 cuando el agua pasa a
través del secador 6. Como se ilustra en la Figura 1, al
proporcionar el secador 6 en el tubo lateral de líquido, la
magnitud reductora por el dispositivo de expansión 4 puede ser un
valor en el que se tenga en cuenta una pérdida de presión generada
en el secador 6 y pueda mantenerse adecuadamente la capacidad del
ciclo de refrigeración.
La Figura 2 es una vista en sección del compresor
1 utilizado en la presente realización.
El compresor 1, ilustrado en la Figura 2, es un
compresor de deslizamiento del tipo de alta presión horizontal en
el que un mecanismo de compresor 40, un mecanismo de motor 50 y una
bomba 65 están lateralmente provistas en una envoltura cilíndrica
30. El mecanismo de compresor 40 comprende dos solapes de
deslizamiento 47, 48, un anillo de Oldham 49 y elementos
similares. Un agujero de comunicación de refrigerante 91 se
conforma en el mecanismo de compresor 40 para llevar un espacio A en
el lado de un orificio de descarga 46 del mecanismo de compresor
40 y un espacio B en el lado del mecanismo de motor 50 del mismo
en comunicación entre sí.
El mecanismo de motor 50 comprende un estator 51,
un rotor 52 y elementos similares. Una separación 92 a través de la
cual pasa gas refrigerante se conforma entre el estator 51 del
mecanismo de motor 50 y la envoltura 30. El rotor 52 y el solape de
deslizamiento 47 están conectados entre sí a través de un cigüeñal
53.
Un depósito de aceite 60 está provisto en una
parte inferior de la envoltura 30 en una zona más próxima al
mecanismo de motor 50 que al mecanismo de compresor 40. El depósito
de aceite 60 está provisto de modo que un secador 100 se sumerja en
aceite de máquina de refrigeración. El secador 100 incluye zeolita
de tipo A de intercambio de K como material principal que se
calcina utilizando arcilla del 25% en peso como material
aglutinante. El secador 100 puede disponerse en cualquier lugar si
puede sumergirse suficientemente en el aceite de máquina de
refrigeración. A este respecto, si el secador 100 está dispuesto
en la proximidad de un orificio de admisión de la bomba 65 como se
ilustra en la Figura 2, puede suministrarse efectivamente aceite de
máquina de refrigeración después de que se elimine el agua. Sin
embargo, puesto que el secador 100 está siempre en contacto con el
aceite de máquina de refrigeración bajo una condición de alta
presión, es necesario prestar atención a la descomposición del
aceite de máquina de refrigeración debido a la zeolita en vista de
la fiabilidad a largo plazo.
Una separación de aceite 66 se proporciona entre
el mecanismo de motor 50 y la bomba 65. Una ranura de lubricación
se conforma en el cigüeñal 53 y el anillo Oldham 49 para
suministrar el aceite de máquina de refrigeración bombeado desde el
depósito de aceite 60 por la bomba 65 a los solapes de
desplazamiento 47 y 48. Una bomba de descarga de refrigerante 31
se proporciona más próxima a la bomba 65 que a la separación de
aceite 66.
El flujo de gas refrigerante y del aceite de
máquina de refrigeración del compresor será explicado a
continuación.
En primer lugar, el refrigerante introducido en
espacios en los solapes de desplazamiento 47 y 48 desde un
acumulador, a través de un orificio de entrada 45, se comprime con
el movimiento giratorio del solape de desplazamiento desplazable 47
y el gas refrigerante a alta presión comprimido se descarga desde
el orificio descarga 46 al espacio A. El refrigerante descargado
en el espacio A se introduce a través del orificio de comunicación
de refrigeración 91 al espacio B entre el mecanismo de compresor 40
y el mecanismo de motor 50. El refrigerante pasa a través de una
separación 92 entre el estator 51 y la envoltura 30 y a través de
la separación de aceite 66 y alcanza una cámara separadora de
aceite 70 y se descarga desde el tubo de descarga de refrigerante
31 fuera de la envoltura 30.
El agua incluida en el aceite de máquina de
refrigeración, acumulada en el depósito de aceite 60, se elimina
por el secador 100 y luego, el aceite de máquina de refrigeración
se bombea por la bomba 65 y se suministra a las superficies
deslizantes de los solapes de desplazamiento 47, 48 y el anillo
Oldham 49 a través de la ranura de lubricación conformada en el
cigüeñal 53, el anillo Oldham 49 y elementos similares. El aceite
de máquina de refrigeración suministrado a la cámara del compresor
se descarga en el espacio A desde el orificio de descarga 46 junto
con el refrigerante y se desplaza de la misma manera que el gas
refrigerante. Sin embargo, el aceite de máquina de refrigeración
descargado junto con el refrigerante se separa del refrigerante
cuando el aceite de máquina de refrigeración pasa a través del
mecanismo de motor 50. El aceite de máquina de refrigeración que
pasa a través del mecanismo de motor 50 junto con el gas
refrigerante se separa del refrigerante en la cámara de separación
de aceite 70. El aceite de máquina de refrigeración separado de
esta manera desde el refrigerante se deja caer en el depósito de
aceite 60. La mayor parte del aceite de máquina de refrigeración
se introduce hacia la bomba 65 por la corriente del refrigerante,
pero puesto que se proporciona la separación de aceite 66, la
mayor parte del aceite de máquina de refrigeración se acumula en el
depósito del aceite 60 en la cámara de separación de aceite
70.
Aunque se describe que el secador 6 está provisto
en el ciclo de refrigeración y el secador 100 se proporciona en el
compresor 1, el secador puede proporcionarse en cualquiera de
ellos.
Primera
realización
En el ciclo de refrigeración del aparato
ilustrado en la Figura 1, se utilizaron 250 g de propano como
refrigerante y 250 g de compuesto de carbonato del 99,5% de pureza
representado por la siguiente fórmula química y con una relación del
28% de carbonos que forman el enlace de éster de ácido carbónico
utilizado como aceite de máquina de refrigeración.
El secador 6 fue proporcionado en el ciclo de
refrigeración y el secador 100 no fue proporcionado en el
compresor 1.
Los siguientes ensayos de evaluación de
fiabilidad en serie fueron realizados con respecto al aparato
anteriormente descrito que tiene el ciclo de refrigeración sin que
fuera encontrada ninguna anormalidad. Un equipo en exteriores está
dispuesto en una posición 5 metros más alta que otro en
interiores.
| Contenido del ensayo | Condición | Tiempo de ensayo | |
| 1 | Operación de enfriamiento a alta temperatura | Equipos en interiores y exteriores: | 1.000 horas |
| de manera continua. | 40ºC. | ||
| 2 | Operación de enfriamiento a alta temperatura | Equipos en interiores y exteriores: | 1.000 horas |
| de manera intermitente (ON durante 26 | 40ºC. | ||
| minutos, OFF durante 4 minutos). | |||
| 3 | Operación de calentamiento a alta temperatura | Equipos en interiores y exteriores: | 1.000 horas |
| de manera continua. | 24ºC. |
(Continuación)
| Contenido del ensayo | Condición | Tiempo de ensayo | |
| 4 | Operación de calentamiento a alta temperatura | Equipos en interiores y exteriores: | 1.000 horas |
| de manera intermitente (ON durante 26 | 24ºC. | ||
| minutos, OFF durante 4 minutos) | |||
| 5 | Operación de calentamiento a baja temperatura | Equipo en interiores: 24º C. | 1.000 horas |
| de manera continua. | Equipo en exteriores: -3ºC. | ||
| 6 | Operación de calentamiento a baja temperatura | Equipo en interiores: 24º C. | 1.000 horas |
| de manera continua (ON durante 1 hora, OFF | Equipo en exteriores: -3ºC. | ||
| durante 5 horas) | |||
| 7 | Operación de calentamiento a baja temperatura | Equipo en interiores: 24ºC. | 1.000 horas |
| de manera continua (* Condición 1) | Equipo en exteriores: -3ºC. | ||
| *Condición 1: El equipo en exteriores está dispuesto en una posición 5 metros más alta que el equipo de | |||
| interiores. |
Ejemplo comparativo
1
En el ejemplo comparativo 1, se cargaron 250 g de
aceite mineral, se constituyó un ciclo de refrigeración que era el
mismo que el de la primera realización y se midió una cantidad de
carga de propano necesaria para obtener la misma capacidad de
calentamiento y el resultado fueron 400 g.
Por lo tanto, se encontró que la cantidad de
carga de propano podría reducirse en aproximadamente 150 g
utilizando, como aceite de máquina de refrigeración, el compuesto
de carbonato que tiene menos solubilidad mutua con propano que el de
la primera realización.
Segunda
realización
En la segunda realización, el secador 6 ilustrado
en la Figura 1 no fue utilizado y fue añadido un 1% en peso de
compuesto epoxídico que reaccionó con agua en algún grado bajo alta
temperatura y alta presión en el mismo aceite de máquina de
refrigeración que el de la primera realización y se cargó el aceite
de máquina de refrigeración resultante. También en la presente
realización el secador 100 no fue proporcionado en el compresor
1.
Los mismos ensayos de evaluación de fiabilidad
que los de la primera realización se realizaron con respecto al
aparato que tiene el ciclo de refrigeración de la segunda
realización y como resultado, no se encontró ninguna
anormalidad.
Aunque el aceite de máquina de refrigeración en
el que se añadió un 1% en peso de compuesto epoxídico (peso
molecular: 306) se utilizó en la presente realización y es un
aditivo que puede emplearse en la presente invención sin estar
limitado a ella. Puede utilizarse otro aditivo que reacciona con el
agua y se convierte en un radical de alcohol estable o elemento
similar. Sin embargo, un compuesto epoxídico que tenga alta
reactividad reacciona también con un compuesto de carbonato, no
puede absorberse agua en el ciclo de refrigeración y se obtiene un
sedimento en un dispositivo de expansión en el que se reduce la
velocidad de flujo, lo que puede causar un factor para reducir el
caudal. Así mismo, si la cantidad de aditivo añadida al aceite de
máquina de refrigeración no es controlada en alguna medida, los
aditivos que tengan una estabilidad inferior son polimerizados
mutuamente, lo que puede causar un factor para producir sedimento
en el dispositivo de expansión para reducir el caudal. Por lo
tanto, la cantidad de aditivo fue un 2% en peso o menor y más
preferiblemente, un 1% en peso o menor.
Tercera
realización
En la tercera realización, no se utilizó el
secador 6 y se empleó el secador 100 en el compresor 1. Una zeolita
de tipo A de intercambio de K, como material principal, que fue
calcinado utilizando arcilla del 25% en peso como material
aglutinante fue incorporada en el secador 100.
El refrigerante y el aceite de máquina de
refrigeración eran los mismos que los de la primera
realización.
Como resultado, fue posible fijar y retener agua
en el ciclo de refrigeración mediante zeolita con más rapidez que
en la primera realización.
\newpage
Cuarta
realización
En la cuarta realización, la zeolita tipo A de
intercambio de K, como material principal, fue calcinada
utilizando arcilla del 25% en peso como material aglutinante y el
material resultante fue suficientemente sometido a tratamiento de
acoplamiento utilizando trimetilclorosilano como hidrófugo y fue
empleado como el secador 6 en la primera realización.
Los mismos ensayos de evaluación de la fiabilidad
en serie, que los de la primera realización, fueron realizados con
respecto a la realización actual. Como resultado, la cantidad de
gas no condensado generado debido a la descomposición del aceite de
máquina de refrigeración fue más pequeña que en la primera
realización. Se considera que este resultado fue causado porque el
secador, con zeolita como componente principal, fue proporcionado
con repelencia, de modo que la absorción y adhesión del aceite de
máquina de refrigeración pudo ser suprimida, fue posible impedir
que la zeolita actuara como una reacción en lugar de descomposición
del aceite de máquina de refrigeración.
En la presente realización, para poder hacer
repelente a la zeolita, se realizó un tratamiento de acoplamiento
de silano, pero el tratamiento repelente que puede aplicarse a la
presente invención no está limitado a este caso. Como alternativa,
es posible tratar con un compuesto con base de Teflon. Sin embargo,
se considera que el acoplamiento de silano es más preferible con
miras a la congenialidad con zeolita a tratarse y la resistencia
de retención de la película hidrófuga.
Las anteriores realizaciones han sido utilizadas
explicando el compresor de deslizamiento de tipo de alta presión
horizontal como el compresor, sin limitación al compresor
aplicable a la presente invención y otros compresores de tipo
giratorio, tipo helicoidal, tipo lineal y similares pueden también
emplearse. Puesto que es complicada la estructura mecánica del
compresor de desplazamiento utilizado en la presente realización,
aunque se utilizaron 4 g de alquilbenceno duro (1,6% en peso del
refrigerante), pero la anormalidad debida a esta circunstancia no
fue detectada como resultado de los ensayos de evaluación de la
fiabilidad. Si el mecanismo se monta sin utilizar este aceite para
montajes, sus componentes serán deteriorados tal como formación de
escamas en numerosos casos y el rendimiento se reducirá en gran
medida. Así mismo, si no se utilizó el aceite para montajes en la
instalación invernal fría, la adhesión del agua fue causada debido
a la condensación gota a gota con más frecuencia en comparación
con un caso en el que se utilizó aceite para montajes. Por lo
tanto, se considera que es preferible utilizar eficazmente la
cantidad adecuada de aceite para montajes que absorbe difícilmente
agua en la atmósfera. En el caso de un compresor lineal o un
compresor giratorio único, que tenga una estructura mecánica
simple, una cantidad necesaria de aceite para montaje podría ser
más pequeña que la del compresor de desplazamiento y la cantidad fue
de aproximadamente 1 a 2 g. Se considera que el aparato puede
fabricarse con alta productividad controlando la cantidad de aceite
para montaje en un 2% en peso o menos con respecto al aceite de
máquina de refrigeración en vista de las estructuras de varios
compresores.
Aunque el compuesto de carbonato (relación del
28% de átomos de carbono que forman el enlace de éster de ácido
carbónico) representado por la fórmula química (1) fue utilizado
como refrigerante en las realizaciones anteriores, se encontró que
es preferible que la relación del número de átomos de carbono que
forman el enlace de éster de ácido carbónico es el 10% atómico o
más alto con respecto a la totalidad del número de átomos de
carbono que forman compuestos de carbonato de modo que se suprima
la solubilidad con el propano, isobutano y etano a un valor pequeño.
Sin embargo, si la relación es superior al 30% atómico, la
estabilidad térmica como refrigerante es muy deteriorada y se
considera que el margen óptimo es del 10 al 30% atómico.
En las realizaciones anteriores, fue utilizado el
compuesto de carbonato del 99,5% de pureza y su método de
producción se describirá a continuación.
Una solución en metanol de etileno glicol,
carbonato de dimetilo y metóxido de sodio fue cargada en un
contenedor predeterminado que tiene una columna de destilación y
fue calentada bajo presión normal a 110 a 150ºC durante 8 horas
para destilar el etanol que se genera y la temperatura fue
incrementada hasta 200ºC bajo vacío para destilar carbonato de
dietilo residual. Tetrahidrofurano fue cargado en la mezcla de
reacción obtenida y diluido y luego la mezcla fue pasada a través
de una columna en la que existía la resina de intercambio iónico
amberyst 15 (nombre comercial) para neutralizar y eliminar el
catalizador residual y luego, el tetrahidrofurano fue destilado y
eliminado para obtener el compuesto de carbonato (representado por
la fórmula química 1). Por lo tanto, no permaneció el material que
tiene una alta reactividad, pero fue necesario controlar para
restringir la presencia de impurezas que no eran el compuesto de
carbonato deseado para poder obtener una fiabilidad a largo plazo
como un aparato que tiene un ciclo de refrigeración. Más
concretamente, aunque el rendimiento y las clases de impurezas
diferían dependiendo del compuesto de carbonato deseado, en el caso
del compuesto de carbonato aplicable a la presente invención, fue
necesario controlar la pureza al 99% o más y más preferiblemente,
en un 99,5% o más.
Aunque se utilizó zeolita de tipo A de
intercambio de K como un contenido del secador en las
realizaciones, la zeolita que puede utilizarse en la presente
invención no está limitada a este uso. Podría utilizarse sin ningún
problema zeolita de tipo de intercambio de Ca y de tipo de
intercambio de Na. En el caso de zeolita del tipo de intercambio
de Na y del tipo de intercambio Ca, el refrigerante de propano se
introdujo en la estructura de zeolita, pero puesto que la
resistencia de absorción de agua de la zeolita era mayor, el
refrigerante de propano fue gradualmente sustituyendo al agua y el
agua fue absorbida y fijada. Sin embargo, se considera que es más
preferible seleccionar la zeolita de tipo de intercambio de K
puesto que absorbe positivamente y fija solamente agua (diámetro
molecular: 0,28 nm) en la estructura de zeolita en vista del
diámetro de agujero fino de dicha estructura.
La presente invención utiliza aceite de máquina
de refrigeración que tiene una solubilidad mutua con el
refrigerante del 5% en peso o menos a una temperatura de 25ºC
comprendiendo, como principal componente, uno de entre propano,
isobutano y etano o una mezcla de una pluralidad de estos
componentes. Por lo tanto, la viscosidad del refrigerante
utilizado en la presente invención es muy pequeña en comparación
con la del refrigerante que tiene más alta solubilidad mutua con el
refrigerante. Así mismo, en el caso del aceite de máquina de
refrigeración que tenga la más alta solubilidad mutua, el
refrigerante fue fundido en el aceite de máquina de refrigeración
para disminuir la viscosidad a una temperatura baja y el
refrigerante fue descargado desde el aceite de máquina de
refrigeración a una alta temperatura y el aceite de máquina de
refrigeración que tiene la solubilidad mutua más alta fue utilizado
como fluido hidráulico en un estado donde su viscosidad está próxima
a la del propio aceite de máquina de refrigeración disminuyendo la
viscosidad. Sin embargo, en el caso del aceite de máquina de
refrigeración que tiene una solubilidad mutua del 5% en peso o
menos a una temperatura de 25ºC, puesto que la tendencia mutua
entre la viscosidad y la temperatura del propio aceite de máquina
de refrigeración afecta directamente al rendimiento del compresor,
es preferible que la dependencia de la viscosidad con respecto a
la temperatura sea lo más baja posible. En vista del cierre de
aceite y del rendimiento del compresor, fue preferible que la
viscosidad cinemática a 100ºC fuera de 2 a 5 mm^{2}/s (2 a 5 cSt)
y la viscosidad cinemática a 40ºC fuera de 5 a 20 mm^{2}/s (5 a
20 cSt).
La presente invención tiene previsto utilizar
aceite de máquina de refrigeración que tenga una solubilidad mutua
con refrigerante del 5% en peso o menor a una temperatura de 25ºC
que comprenda, como componente principal, uno de entre propano,
isobutano y etano o una mezcla de una pluralidad de estos
componentes y como resultado de la fuerte investigación realizada
al respecto se encontró que era posible disminuir la solubilidad
mutua incrementando la constante dieléctrica del aceite de máquina
de refrigeración. Más concretamente, se considera que si la
constante dieléctrica es 30 o mayor, un refrigerante que tenga, como
componente principal, uno de entre propano, isobutano y etano o una
mezcla de una pluralidad de estos componentes pueda ser
incluido.
Puesto que la presente invención pretende
utilizar aceite de máquina de refrigeración que tenga menos
solubilidad mutua con el refrigerante comprendiendo, como
componente principal, uno de entre propano, isobutano y etano o una
mezcla de una pluralidad de estos componentes, no es posible
esperar una resistividad de volumen de 10^{13} \Omega cm o
mayor a diferencia del aceite mineral convencional. Sin embargo,
si se tienen en cuenta medidas para la fuga de corriente como un
aparato que tenga un ciclo de refrigeración su característica es
igual o mayor que 10^{11} \Omega cm fue requerido aún cuando
el aceite de máquina de refrigeración tenga una gran polaridad.
Puesto que la presente invención tiene previsto
utilizar aceite de máquina de refrigeración que tenga una
solubilidad mutua con el refrigerante del 5% en peso o menor a una
temperatura de 25ºC que comprenda, como componente principal, uno
de entre propano, isobutano y etano o una mezcla de una pluralidad
de estos componentes, se utiliza aceite de máquina de refrigeración
que tenga una gran higroscopicidad. En ese momento, si el agua
permanece libre en el aceite de máquina de refrigeración, este
último se descompone fácilmente bajo una condición de alta
temperatura de la parte deslizante del compresor y esto actúa como
un disparador para desarrollar una descomposición excesiva del
aceite de máquina de refrigeración. Así mismo, el caudal del
material descompuesto fue disminuido alrededor del dispositivo de
expansión del ciclo de refrigeración, el material descompuesto se
hizo sedimentar sobre la pared del tubo y el tubo podría ser
obstruido. Por lo tanto, fue necesario controlar el agua en el
ciclo de refrigeración a 50 ppm o menos, preferiblemente 30 ppm o
menos, de modo que se obtenga la fiabilidad a largo plazo como la
que tiene un aparato que tenga el ciclo de refrigeración.
Puesto que la presente invención pretende
utilizar aceite de máquina de refrigeración que tenga una
solubilidad mutua con el refrigerante del 5% en peso o menos a una
temperatura de 25ºC que comprenda, como componente principal, uno
de entre propano, isobutano y etano o una mezcla de una pluralidad
de estos componentes, se utiliza un aceite de máquina de
refrigeración que tenga una gran higroscopicidad. Dicho aceite de
máquina de refrigeración era inferior también en resistencia
térmica al aceite mineral convencional y compuesto similar, si
existe una gran cantidad de oxígeno residual en el ciclo de
refrigeración, el oxígeno residual fue fácilmente tomado dentro
del aceite de máquina de refrigeración bajo una condición de alta
temperatura de la parte deslizante del compresor o a la inversa, el
oxígeno fue combinado con el material descompuesto del aceite de
máquina de refrigeración en un compuesto. Por lo tanto, fue
necesario controlar el oxígeno en el ciclo de refrigeración a 800
ppm o menos, preferiblemente, a 500 ppm o menos, de modo que se
obtenga la fiabilidad a largo plazo como un aparato que tenga el
ciclo de refrigeración.
Como es evidente a partir de la realización
anteriormente descrita, según la presente invención es posible
evitar el deterioro y la descomposición del aceite de máquina de
refrigeración, reducir la cantidad de carga del refrigerante
utilizando el aceite de máquina de refrigeración que tenga una
solubilidad mutua con el refrigerante del 5% en peso o menos a una
temperatura de 25ºC y proporcionar un aparato de alta seguridad que
tenga un ciclo de refrigeración.
Claims (17)
1. Aparato que tiene un ciclo de refrigeración,
donde dicho ciclo de refrigeración se constituya conectando, de
forma anular, un compresor (1), un condensador (3), un dispositivo
de expansión (4) y un evaporador (5) con acoplamiento mutuo, usando
dicho aparato un refrigerante que comprende, como componente
principal, uno de entre propano, isobutano y etano o una mezcla de
una pluralidad de estos componentes y utilice aceite de máquina de
refrigeración, caracterizado porque el aceite de máquina de
refrigeración tiene una solubilidad mutua con dicho refrigerante
que es del 5% en peso o menor a 25ºC y dicho aparato comprende un
secador (6, 100) para absorber agua.
2. Aparato que tiene un ciclo de refrigeración,
en el que dicho ciclo se forme mediante la conexión anular de un
compresor (1), un condensador (3), un dispositivo de expansión (4)
y un evaporador (5) con acoplamiento mutuo, utilizando dicho
aparato un refrigerante que comprende, como componente principal,
uno de entre propano, isobutano y etano o una mezcla de una
pluralidad de estos componentes y utilice aceite de máquina de
refrigeración, caracterizado porque el aceite de máquina de
refrigeración tiene una solubilidad mutua con dicho refrigerante
que es del 5% en peso o menor a 25ºC y un aditivo que reacciona con
agua se incluye en dicho aceite de máquina de refrigeración.
3. Aparato que tiene un ciclo de refrigeración
según las reivindicaciones 1 ó 2, en el que dicho aceite de
máquina de refrigeración es un compuesto de carbonato.
4. Aparato que tiene un ciclo de refrigeración
según la reivindicación 3, en el que en dicho aceite de máquina de
refrigeración, el número de átomos de carbono que forman el enlace
de éster de ácido carbónico ocupe al menos un 10% atómico de todo
el número de átomos de carbono que forman dicho compuesto de
carbono.
5. Aparato que tiene un ciclo de refrigeración
según la reivindicación 3, en el que la pureza de dicho compuesto
de carbonato de dicho aceite de máquina de refrigeración sea un 99%
o mayor.
6. Aparato que tiene un ciclo de refrigeración
según la reivindicación 3, en el que dicho aceite de máquina de
refrigeración incluya un 2% en peso o menos de aceite mineral o
alquilbenceno duro con respecto a dicho compuesto de carbonato.
7. Aparato que tiene un ciclo de refrigeración
según las reivindicaciones 1 ó 2, en el que la viscosidad
cinemática de dicho aceite de máquina de refrigeración a la
temperatura de 40ºC esté en un margen de 5 mm^{2}/s a 20
mm^{2}/s (5 a 20 cSt).
8. Aparato que tiene un ciclo de refrigeración
según las reivindicaciones 1 ó 2, en el que la viscosidad
cinemática de dicho aceite de máquina de refrigeración a 100ºC esté
en un margen de 2 mm^{2}/s a 5 mm^{2}/s (2 a 5 cSt).
9. Aparato que tiene un ciclo de refrigeración
según las reivindicaciones 1 ó 2, en el que la constante
dieléctrica de dicho aceite de máquina de refrigeración sea 30 o
mayor.
10. Aparato que tiene un ciclo de refrigeración
según las reivindicaciones 1 ó 2, en el que la resistividad de
volumen de dicho aceite de máquina de refrigeración sea 10^{11}
\Omega cm o mayor.
11. Aparato que tiene un ciclo de refrigeración
según las reivindicaciones 1 ó 2, en el que la cantidad de agua en
dicho ciclo de refrigeración sea 50 ppm o menor.
12. Aparato que tiene un ciclo de refrigeración
según las reivindicaciones 1 ó 2, en el que la cantidad de oxígeno
en dicho ciclo de refrigeración sea 800 ppm o menor.
13. Aparato que tiene un ciclo de refrigeración
según la reivindicación 1, en el que dicho secador (6, 100) se
proporciona en un tubo lateral de líquido desde dicho condensador
(3) al evaporador (5).
14. Aparato que tiene un ciclo de refrigeración
según la reivindicación 1, en el que dicho secador (6, 100) se
proporciona en un depósito de aceite (60) en dicho compresor
(1).
15. Aparato que tiene un ciclo de refrigeración
según la reivindicación 1, en el que el secador (6, 100) tiene como
componente principal zeolita de tipo A de intercambio de K.
16. Aparato que tiene un ciclo de refrigeración
según la reivindicación 1, en el que el secador (6, 100) como
componente principal zeolita que está sujeta a tratamiento
hidrófugo.
\newpage
17. Aparato que tiene un ciclo de refrigeración
según la reivindicación 17, en el que dicho tratamiento hidrófugo
de la zeolita es de acoplamiento de silano.
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