ES2202353T3 - Acondicionador de aire y dispositivo para retirar la humedad destinado a usarse en el acondicionador de aire. - Google Patents

Abstract

UNA MAQUINA DE EXTERIOR QUE TIENE UNA VALVULA DE CUATRO VIAS, UN COMPRESOR, UN INTERCAMBIADOR DE CALOR DE EXTERIOR Y UN MEDIO DE EXPANSION CONECTADOS POR MEDIO DE UNA TUBERIA EN ESE ORDEN Y UNA MAQUINA DE INTERIOR QUE TIENE UN MEDIO DE EXPANSION DE INTERIOR Y UN INTERCAMBIADOR DE CALOR DE INTERIOR CONECTADOS POR MEDIO DE UNA TUBERIA, SE CONECTAN ENTRE SI POR MEDIO DE UNA TUBERIA DE REFRIGERANTE LIQUIDO Y DE UNA TUBERIA DE REFRIGERANTE GASEOSO DE MANERA QUE FORMEN UN CICLO DE REFRIGERACION; EL FLUJO DE LA TUBERIA DE REFRIGERANTE LIQUIDO DEL CICLO DE REFRIGERACION SE HACE QUE SEA UN FLUJO DE DOS FASES EN TODO MOMENTO MIENTRAS EL CICLO DE REFRIGERACION ESTA EN FUNCIONAMIENTO Y SE DISPONE UN MEDIO ABSORBENTE DE LA HUMEDAD EN ESTE FLUJO DE DOS FASES. EL REFRIGERANTE DE FUNCIONAMIENTO ES UN REFRIGERANTE DE LA SERIE HFC QUE PROTEGE EL MEDIO AMBIENTE GLOBAL, Y COMO FLUIDO DE TRABAJO SE UTILIA UN LUBRICANTE DE LA SERIE DE ESTERES. AL DISPONERSE EL MEDIO ABSORBENTE DE LA HUMEDAD EN EL FLUJO DE DOS FASES DE AIRE/LIQUIDO, ES POSIBLE SEPARAR LAS FUNCIONES DE TAL MANERA QUE LA HUMEDAD SEA ABSORBIDA EN LA FASE LIQUIDA, MIENTRAS QUE SE PERMITE QUE EL GAS FLUYA RAPIDAMENTE, HACIENDO POSIBLE DE ESTA FORMA OBTENER UN ACONDICIONADOR DE AIRE QUE EXPERIMENTE POCAS PERDIDAS DE PRESION Y SEA ALTAMENTE FIABLE, Y UN DISPOSITIVO ELIMINADOR DE HUMEDAD PARA UTILIZARLO EN EL ACONDICIONADOR DE AIRE.

Description

Acondicionador de aire y dispositivo para retirar la humedad destinado a usarse en el acondicionador de aire.

La invención se refiere a un acondicionador de aire tipo bomba de calor que comprende una unidad exterior que incluye un compresor de refrigerante, una válvula de cuatro vías, un intercambiador de calor exterior y un medio de expansión conectado en este orden por tuberías, al menos una unidad interior que incluye un intercambiador de calor interior, cuya unidades están conectadas a través de una línea de gas y una línea de líquido para formar un ciclo de refrigeración que es selectivamente capaz de operar en un modo de refrigeración y en un modo de calefacción conmutando la válvula de cuatro vías, y un dispositivo para retirar la humedad dispuesto en dicho ciclo de refrigeración entre dicho intercambiador de calor interior y dicho medio de expansión o entre dicho medio de expansión y dicho intercambiador de calor exterior.

Tal acondicionador de aire tipo bomba de calor del tipo genérico se describe por el documento EP 0 502 609 A1.

Se prohibió la fabricación de refrigerantes hechos de CFC (clorofluorocarbono) y HCFC (hidroclorofluorocarbono) que se han usado ampliamente hasta ahora como un fluido de trabajo para aparatos de refrigeración puesto que destruían la capa de ozono. Por lo tanto, los refrigerantes fabricados de un tipo o una mezcla de diversos tipos de HFC (hidrofluorocarbono) que no contienen en la estructura molecular átomos de cloro, los cuales ocasionan la destrucción de la capa de ozono, se han desarrollado como materiales alternativos y se han estudiados con orientación al uso práctico. Aunque se han usado convencionalmente los materiales HFC tienen alta intensidad de polarización y no exhiben casi ninguna solubilidad con lubricantes basados en alquil benceno y aceite mineral. Es esencial para un refrigerante tener solubilidad con un lubricante desde el punto de vista de recirculación de un lubricante en un ciclo de refrigeración, suministrando una cantidad suficiente de lubricante a una sección del mecanismo de un compresor, y asegurando la fiabilidad del aparato.

Teniendo presente lo anteriormente expuesto, se han desarrollado aceites refrigerantes que contienen materiales basados en éter, éster o carbonato que, cuando se introducen átomos de oxígeno al mismo, exhiben solubilidad debido a la acción interactiva bipolar con las moléculas de oxígeno. Cualquier tipo de estos aceites refrigerantes tienen una alta afinidad con las moléculas de agua y un alto grado de absorción de humedad.

Si está presente una gran cantidad de humedad en un ciclo de refrigeración, los conductos delgados tienden a atascarse debido a la congelación y a la producción de hidratos refrigerantes en una sección de baja temperatura. También, si está presente la humedad en aceite refrigerador o un refrigerante el aceite refrigerador o el refrigerante se puede deteriorar debido a la hidrólisis. En un ciclo de refrigeración que usa aceite refrigerador basado en éster, particularmente, la presencia de humedad ocasiona una notable reducción en la fiabilidad del aparato por la razón de que las superficies deslizantes están sometidas de abrasión química por ácidos orgánicos que resultan de la hidrólisis. Esto significa que un ciclo de refrigeración que usa un refrigerante basado en HFC que no destruye la capa de ozono es difícil que mantenga una cantidad de humedad que entra en el ciclo de refrigeración a un nivel bajo requerido durante períodos del proceso de fabricación, trabajo de instalación del aparato, servicio o mantenimiento, y que se necesita más que antes la disposición de medios para retirar la humedad por debajo de un nivel libre de problemas.

El documento JP 63-69961 describe un aparato de refrigeración que puede ser usado como un acondicionador de aire que comprende un compresor, un condensador, medios de expansión, un evaporador y un dispositivo para retirar la humedad, que están conectados en este orden. El dispositivo para retirar la humedad comprende un depósito cilíndrico que tiene una entrada en un extremo y una salida en el extremo opuesto y el cual está lleno con un gran número de desecantes esféricos. La entrada para el refrigerante convencional es más pequeña que la salida. Los desecantes del dispositivo de retirada de humedad entran en contacto con el refrigerante existente del evaporador en la fase de gas.

El documento JP 5-66075 correspondiente al documento JP 3-226254 describe un ciclo de refrigeración para un acondicionador de aire para vehículos automotores que comprenden en este orden un compresor, un condensador, un dispositivo de expansión, un evaporador y un dispositivo para retirar la humedad. Se usa como refrigerante un fluorohidrocarburo. El dispositivo para retirar la humedad puede ser un depósito, en el cual está centralmente dispuesta una tubería perforada que pasa a su través. Entre el exterior de esta tubería central y la pared interna del depósito se disponen los desecantes del depósito. Alternativamente, se puede usar un depósito, en la parte inferior del cual se mantienen desecantes por medio de una placa perforada, por encima de la cual una tubería de entrada y una tubería de salida se vacían dentro de un espacio de flujo libre en el depósito. Se dispone el dispositivo para retirar la humedad en la línea de baja presión entre el evaporador y el compresor de modo que el refrigerante en esta localización está en la condición de que el gas sobrecalentado está saturado para tener un grado de sequedad, y el contacto del refrigerante con el secador convierte el refrigerante en una fase de gas y deteriora la capacidad de absorción de agua.

Se disponen los dispositivos de retirada de humedad según la técnica anterior en la línea de gas lo que significa que los desecantes están en contacto con el refrigerante en su fase de gas lo que se traduce en una pérdida más alta de presión y baja eficacia con relación a la reducción del contenido de humedad.

La zeolita sintética se ha conocido desde hace mucho tiempo como un desecante para retirar la humedad en un ciclo de refrigeración. Debido a la formación de una estructura molecular en forma de jaula, la zeolita sintética tiene una característica de selectivamente absorber y retener las substancias, que tienen diámetros moleculares específicos, dentro de las cavidades de las jaulas como resultado de un efecto tamiz desarrollado por la estructura molecular en forma de jaula. Por lo tanto, incluso cuando se emplea la zeolita sintética con un refrigerante basado en flúor, puede adsorber sólo humedad sin adsorber el refrigerante. Entonces, bajo una condición en la que la densidad de humedad ambiente es alta y la velocidad de movimiento de las moléculas de agua es baja, la probabilidad de que la humedad sea adsorbida a través de las jaulas es incrementada y la zeolita sintética tiene una mayor capacidad de adsorción.

En consecuencia, se incrementa la capacidad de adsorción de la zeolita sintética poniendo en contacto el adsorbente y el refrigerante uno con otro en una condición de fase líquida donde la densidad es mayor, la velocidad de flujo es más pequeña, y la velocidad del movimiento molecular es más pequeño que en una condición de fase de gas. Expuesto de otro modo proporcionando un medio para retirar la humedad en una línea de líquido después de un condensador, se puede proporcionar un acondicionador de aire que no es agresivo al medio ambiente global sin la necesidad de modificar ampliamente un aparato convencional. Además, los materiales HFC tienen un alto factor de calentamiento global y por tanto se requiere reducir una cantidad absoluta de materiales HFC contenidos en un aparato de refrigeración.

Como un método para reducir una cantidad de refrigerante requerida para la operación de un ciclo de refrigeración, se conoce pasar un líquido refrigerante después de la condensación a través de un medio de estrangulación para que el refrigerante tenga una condición saturada de dos fases en una línea. En un acondicionador de aire tipo bomba de calor que utiliza tal método, sin embargo, debido a que se requieren los medios de expansión en ambas unidades exterior e interior y se estrangula un flujo de refrigerante inmediatamente después de un condensador con el fin de proporcionar siempre un flujo de dos fases en una línea de conexión de líquido, no hay sitio en un ciclo de refrigeración para que un refrigerante líquido fluya en todo momento en cualquier operación de calefacción y refrigeración. Un flujo de dos fases proporciona una velocidad de flujo mayor en términos de velocidad de flujo de masa que en un flujo de una fase líquida. Por lo tanto, si el dispositivo de retirada de humedad convencional citado anteriormente está dispuesto en la línea de líquido, se incrementaría notablemente una pérdida de presión y gran fuerza del fluido actuaría sobre los desecantes. Esta gran fuerza del fluido provocaría un riesgo de que los desecantes se gastasen o pulverizasen en forma de polvo debido a la abrasión causada por la fricción fluida, vibración, etc., y el polvo desecante puede entrar en los conductos delgados para hacer que se obstruyan los conductos delgados o que entre en una sección de piezas deslizantes de un compresor para causar desgaste o agarrotamiento de las piezas deslizantes.

Además, en un acondicionador de aire tipo bomba de calor que tiene sólo un medio de expansión, no hay lugar tampoco en un ciclo de refrigeración donde un refrigerante que fluye como un flujo de una fase líquida en todo momento en cualquier operación de calefacción y refrigeración, y siempre el refrigerante proporciona un flujo de dos fases líquida y de gas en cualquier lugar del ciclo de refrigeración en cualquier condición de operación. De este modo, tal acondicionar de aire sufre de desventajas similares como en el acondicionar de aire que tiene dos o más medios de expansión.

Si se determina de antemano una línea de líquido en la que la fase de un refrigerante cambia dependiendo de la condición de operación y se dispone de un medio de retirada de humedad en la línea de líquido, este caso requeriría una válvula de control o similar, que haría la estructura más complicada, y reduciría la fiabilidad del aparato.

Es el objeto de la invención proporcionar un acondicionador de aire tipo bomba de calor del tipo genérico que puede eficazmente retirar la humedad con baja pérdida de presión evitando la hidrólisis del refrigerante y aceite refrigerador ocasionada en esencia por la humedad también cuando un ciclo de refrigeración se abre para reparar o mantener y prevenir que los desecantes se pulvericen en forma de polvo incluso en un acondicionador de aire tipo bomba de calor que tiene sólo un medio de expansión.

Este objeto se logra con un acondicionador de aire tipo bomba de calor del tipo genérico porque el ciclo de refrigeración usa un refrigerante hecho de al menos un tipo de fluorohidrocarburo que no contiene átomos de cloro, porque se incluye un medio de separación en dicho medio para retirar la humedad para separar un conducto de flujo para el refrigerante y una porción de retención absorbente de humedad, y porque un medio de control está dispuesto para controlar el medio de expansión a fin de hacer que el refrigerante después de la condensación en el intercambiador de calor interior o en el intercambiador de calor exterior se convierta en flujo de dos fases de gas y líquido.

Con tal acondicionador de aire tipo bomba de calor el flujo en la línea de refrigerante líquido como parte del ciclo refrigerante es por lo general un flujo de dos fases durante la operación del ciclo de refrigeración, en la cual se dispone la retirada de humedad del flujo de dos fases o medio de absorción. De este modo, el medio de absorción de humedad puede desarrollar funciones separadas de modo que se absorbe la humedad en la fase líquida y el gas refrigerante fluye rápido. De este modo, el acondicionador de aire tipo bomba de calor produce una pérdida de baja presión y tiene una alta fiabilidad usando un refrigerante basado en HFC que es conveniente para la protección del medio ambiente global, y como un aceite de trabajo por ejemplo un lubricante basado en éster.

Preferiblemente, un medio de expansión adicional puede ser asociado con dicha unidad interior en la que dicho medio de retirada de humedad está dispuesto entre los dos medios de expansión.

Es conveniente que el dispositivo de retirada de humedad comprenda un depósito cerrado conectado con una tubería de entrada y una tubería de salida para el refrigerante, una tubería interna dispuesta en el depósito que define el conducto de flujo en comunicación con las tuberías para el refrigerante y que tiene un diámetro que es igual al de las tuberías conectadas para el refrigerante o incluso más, y desecantes retenidos entre la tubería interna y el depósito.

Según otra alternativa el dispositivo de retirada de humedad es un separador líquido/gas que tiene desecantes en una porción inferior mantenidos por el medio de separación.

Preferiblemente, los desecantes consisten en zeolita sintética con moléculas absorbentes que tienen un diámetro medio de 0,31 nm (31 \ring{A}) o menos.

Además, el dispositivo de retirada de humedad puede incluir un medio indicador para indicar su contenido en humedad.

El acondicionador de aire tipo bomba de calor de la presente invención no es agresivo al medio ambiente global debido a que se emplea el refrigerante que no destruye la capa de ozono y se reduce la cantidad de refrigerante contenido en el ciclo de refrigeración. Aún cuando el flujo de refrigerante es un flujo de dos fases, se dispone el dispositivo de retirada de humedad en un área de flujo de baja presión donde se produce una pérdida de presión pequeña, y el medio de retirada de humedad comprende una porción de retirada de humedad y una porción de conducto principal. Por lo tanto, una pérdida de presión ocasionada por el flujo de refrigerante se puede reducir y la humedad se puede retirar del refrigerante de trabajo con gran eficacia. Adicionalmente, puesto que la fuerza del fluido que actúa sobre el desecante mantenido por la porción que retiene la humedad se puede reducir sin usar una estructura complicada, es posible evitar que el desecante se pulverice en forma de polvo debido a la abrasión causada por la fricción del fluido, vibración, etc.

Además, el acondicionador de aire no requiere que se conmute el medio de expansión dependiendo de si la operación está en el modo de refrigeración o calefacción, y requiere sólo un medio de expansión. En este caso, el flujo en la línea en la que se dispone el dispositivo de retirada de humedad puede ser un flujo de una fase líquida o un flujo de dos fases líquida y de gas. Sin embargo, puesto que el dispositivo de retirada de humedad desarrolla una pequeña resistencia al fluido para cualquiera de los flujos, se evita que el desecante se pulverice en forma de polvo. También, el dispositivo de retirada de humedad no reduce su capacidad de retirar la humedad en ninguno de las condiciones de flujo.

Además, la disposición del separador líquido/gas permite que el desecante se coloque en un conducto donde sólo fluye refrigerante líquido o en una reserva de líquido. Por lo tanto, se puede retirar de forma efectiva la humedad en el refrigerante de trabajo bajo una condición de pérdida de baja presión.

Adicionalmente, incluso en el caso de usar un HFC32 que tiene un diámetro molecular medio más cercano al de las moléculas de agua entre los refrigerantes de HFC, el refrigerante puede estar ciertamente discriminado de las moléculas de agua y la cantidad de moléculas del refrigerante adsorbidas por el desecante pueden ser suficientemente pequeñas. Además, se puede confirmar la acción y movimiento del desecante. La estructura que permite que el desecante sea fácilmente substituido también contribuye a mejorar la fiabilidad del ciclo de refrigeración líquido y el medio de absorción de humedad.

En todas las realizaciones anteriormente descritas, la zeolita sintética usada como desecante es convenientemente seleccionada de modo que las moléculas absorbentes tienen un diámetro medio de 0,31 nm (31 \ring{A}) o menos, cuando el refrigerante se proporciona por un refrigerante que contiene HPC32, por ejemplo, cualquiera de los refrigerantes que tienen tales números definidos por ASHRAE como una serie de R407 (mezcla de tres tipos de HFC32/HF125/HFC134a) y una serie de R410 (mezcla de dos tipos de HFC32/HFC125). La razón por la que el diámetro molecular se establece aquí a 0,31 nm o menos se da más abajo. De los refrigerantes HFC, el HFC32 tiene un diámetro medio mínimo de moléculas tan pequeño como 0,33 nm y las moléculas de agua tienen un diámetro de 0,28 nm. Entonces, se selecciona aquí un valor intermedio entre estos dos diámetros. En otras palabras, estableciendo el diámetro molecular del refrigerante a tal valor intermedio o menos, las moléculas de agua son seguramente adsorbidas, aunque el refrigerante HFC nunca será adsorbido en teoría por la zeolita. Esto significa que incluso el refrigerante que contiene HFC32 es difícilmente adsorbido por la zeolita sintética, la capacidad de absorción de humedad de los desecantes no se reduce, y el refrigerante no se descompone. En consecuencia, el dispositivo de retirada de humedad y el acondicionador de aire que usa el dispositivo de retirada de humedad se mejoran en fiabilidad.

Según la presente invención, se emplea el refrigerante que no destruye la capa de ozono, la cantidad del refrigerante que va a ser incluida en el ciclo de refrigeración puede ser rebajada, y se puede ser reducida la humedad presente en el ciclo de refrigeración. Entonces, un acondicionador de aire que reduce al mínimo un efecto sobre el medio ambiente global es menos costoso y se puede lograr una alta fiabilidad.

Además, según la presente invención, incluso cuando se emplea un dispositivo de expansión único, la humedad presente en el ciclo de refrigeración puede ser reducida mientras evita que los desecantes sean pulverizados en forma de polvo y deteriorados. Por lo tanto, se puede realizar un acondicionador de aire tipo bomba de calor que es menos costoso y tiene alta fiabilidad.

También, según la presente invención, incluso con el refrigerante que fluye a través de la línea de líquido en la condición de dos fases líquida y de gas, una combinación del separador gas/líquido y el dispositivo de retirada de humedad permite que sea retirada la humedad sin necesidad de una estructura especial para reducir una pérdida de presión, al tiempo que evita que los desecantes sean pulverizados en polvo y se deterioren. Por lo tanto, se puede emplear el equipo de fabricación convencional de secado sin ningún tipo de modificaciones, que es efectivo en la fabricación del acondicionador de aire menos costoso.

Además, según la presente invención, puesto que la cantidad de refrigerante adsorbido por los desecantes puede ser lo suficientemente pequeña, es posible evitar que el refrigerante se descomponga y produzca ácidos, para eliminar no sólo el desgaste químico de las secciones del mecanismo del acondicionados de aire y el dispositivo de retirada de agua, sino también la descomposición de los desecantes, y para realizar un acondicionador de aire sumamente fiable.

Además, según la presente invención, puesto que si los desecantes funcionan apropiadamente o no pueden ser confirmados y se puede acortar el tiempo requerido para sustituir los desecantes, el acondicionador de aire y el dispositivo para retirar el agua pueden ser segura y fácilmente mejorados en fiabilidad.

Las realizaciones de la invención se describen ahora haciendo referencia a los dibujos en los que

la fig. 1 es una vista típica de una realización de un acondicionador de aire de la presente invención,

la fig. 2 es una vista en sección longitudinal de una realización de un secador mostrado en la fig. 1,

la fig. 3 es una vista típica de una modificación del acondicionador de aire de la presente invención,

las figs. 4 a 6 son vistas en sección longitudinal de las modificaciones respectivas del secador,

la fig. 7 es una vista en sección longitudinal de una realización de un separador líquido/gas mostrado en la fig. 1, y

la fig. 8 es una vista en sección parcial de una modificación del separador líquido/gas en la presente invención.

La fig. 1 es una vista típica de un ciclo de refrigeración de un acondicionador de aire tipo bomba de calor. Una unidad 11 exterior está compuesta de una válvula 3 de cuatro vías, un acumulador 2, un aparato 1 de compresión de refrigeración representado por un compresor en espiral de accionamiento invertido, un intercambiador 4 de calor exterior, un dispositivo 6 de expansión exterior representado por una válvula de expansión electromagnética, y un secador 7 que está conectado en orden a través de las líneas de tuberías. Por otro lado, una unidad 12 interior compuesta de un dispositivo 8 de expansión interior y un intercambiador 9 de calor interior están conectados a través de las líneas de tubería. La unidad exterior y la unidad interior están conectadas una a otra a través de una línea 13 de gas y una línea 14 de líquido, componiendo de ese modo un ciclo de refrigeración. Adicionalmente, se proporciona un ventilador 5 exterior para proyectar aire al intercambiador de calor exterior de la unidad exterior, y se proporciona un ventilador 10 interior para proyectar aire al intercambiador de calor interior de la unidad interior. Aunque no se muestra, las unidades exterior e interior también incluyen detectores para controlar sus dispositivos constituyentes, controladores para controlar los dispositivos constituyentes basados en salidas de los detectores, e interruptores de control remoto.

Según se muestra en la fig. 2 el secador 7 comprende un depósito 21, un conducto 23 del refrigerante en una porción central del depósito 21 y que permite que un refrigerante pase a través del mismo, y los desecantes 22 almacenados en un espacio definido entre el depósito 21 y el conducto 23 refrigerante. Entonces, las tuberías de las líneas contiguas son conectadas a ambos extremos del depósito 21 opuesto uno a otro en la dirección del conducto del refrigerante.

La operación de una realización de la presente invención estructurada de este modo será descrita más abajo. El acondicionador de aire tipo bomba de calor utiliza un ciclo refrigerante de presión de vapor y opera selectivamente en un modo de refrigeración y calefacción conmutando la válvula 3 de cuatro vías. El acondicionador de aire emplea, como un refrigerante de trabajo, HFC (fluorohidrocarburo) que no destruye la capa de ozono. El refrigerante HFC viene dado por un tipo o una mezcla de tipos diversos seleccionados de entre HFC32 (difluorometano), HFC125 (pentafluoroetano), HFC134a (1, 1, 1, 2 - tetrafluoroetano) y HFC143a (1, 1, 2 - trifluoroetano). Además, el acondicionador de aire emplea, como aceite refrigerador, cualquier aceite refrigerador basado en éster, éter o carbonato que, cuando los átomos de oxígeno son introducidos a las estructuras moleculares de los mismos, exhiben solubilidad con el refrigerante basado en HFC.

El acondicionador de aire estructurado según se describe más arriba opera como sigue. Primero, en el modo de operación de refrigeración, se produce un refrigerante de gas de alta presión, de alta temperatura, desde el aparato 1 de compresión del refrigerante que es introducido al intercambiador 4 de calor exterior que sirve como un condensador donde el gas refrigerante es convertido en un refrigerante líquido a través de los procesos de radiación de calor, condensación y sobrerefrigeración. El refrigerante líquido es sometido a una reducción de presión en el dispositivo 6 de expansión exterior bajo control del controlador para entrar en contacto un flujo de dos fases líquida y de gas. El refrigerante en esta condición pasa a través del secador 7, fluye a través de la línea 14 de líquido, y entonces alcanza la unidad 12 interior. El refrigerante es sometido a una reducción de presión adicional en el dispositivo 8 de expansión interior para tener una presión más baja y una temperatura más baja. El refrigerante resultante es introducido al intercambiador 9 de calor interior que sirve como un evaporador donde el refrigerante es evaporado al tiempo que absorbe calor, y que experimenta un intercambio de calor con el aire interior para refrigerar un espacio interior. Además, el refrigerante entra en la unidad 11 exterior a través de la línea 13 de gas, pasa a través de la válvula 3 de cuatro vías y el acumulador 2 sucesivamente y es succionado por el aparato 1 de compresión del refrigerante, de este modo completando un recorrido de un ciclo de refrigeración. En el modo de operación de calefacción, la válvula 3 de cuatro vías es conmutada de modo que un gas refrigerante de alta presión, de alta temperatura producido desde el aparato 1 de compresión del refrigerante es introducido a la unidad 12 interior a través de la línea 13 de gas. En el intercambiador 9 de calor interior que sirve ahora como un condensador, el refrigerante experimenta un intercambio de calor con el aire interior para radiar calor al espacio interior para calefacción. El refrigerante líquido que ha sido condensado y sobrerefrigerado en el intercambiador 9 de calor interior es sometido a una reducción de presión en el dispositivo 8 de expansión interior bajo control del controlador para entrar en contacto con un flujo de dos fases líquida y de gas. El refrigerante en esta condición fluye a través de la línea 14 de líquido y pasa a través del secador 7. Entonces, el refrigerante es sometido a una reducción de presión adicional en el dispositivo 6 de expansión exterior para tener una presión más baja y una temperatura más baja. El refrigerante resultante es introducido al intercambiador 4 de calor exterior que sirve ahora como un evaporador donde es evaporado al tiempo que absorbe calor. Después de eso, el refrigerante pasa a través de la válvula 3 de cuatro vías y el acumulador 2 sucesivamente, y es succionado por el aparato 1 de compresión del refrigerante, completando de este modo un recorrido de un ciclo de refrigeración.

En cualquier modo, puesto que el refrigerante entre el dispositivo 6 de expansión exterior y el dispositivo 8 de expansión interior está en una condición de dos fases líquida y de gas, puede ser reducida la cantidad de refrigerante que va a pasar a través de la línea 14 de líquido que se extiende sobre una distancia relativamente larga para interconexión entre la unidad 11 exterior y la unidad 12 interior que corresponde al mezclado del gas refrigerante que tiene baja densidad en el refrigerante líquido según se compara con el caso de que el refrigerante que está pasando a través de la línea 14 de líquido en una fase de líquido sobrerefrigerado. En consecuencia, la cantidad de refrigerante contenido en el ciclo de refrigeración puede ser más pequeña que la requerida para un sistema de líquido completo en el que la línea de líquido está totalmente llena con el refrigerante líquido.

La zeolita sintética capaz de selectivamente adsorber sólo humedad en el ciclo de refrigeración es sinterizada con un aglomerante y conformada dentro de un núcleo cilíndrico que sirve como una porción 22 de retención de humedad. El secador 7 está formado para contener la porción 22 de retención de humedad en el depósito 21 y entonces acoplar los extremos opuestos del depósito 21 a las tuberías de las líneas contiguas. El diámetro interno de la porción 22 de retención de humedad correspondiendo al conducto 23 del refrigerante se selecciona para ser igual a o mayor que el de las tuberías aguas arriba y aguas abajo del secador 7.

Cuando el refrigerante pasa a través del secador 7 durante la operación del ciclo de refrigeración según se explicó anteriormente, la humedad que hay mezclada dentro del ciclo de refrigeración durante las etapas de fabricación del aparato y el trabajo de instalación del mismo es absorbida por la porción 22 de retención de humedad hecha de zeolita porosa. Por lo tanto, el contenido de humedad en el ciclo de refrigeración se reduce gradualmente. Puesto que aquí el diámetro interno del conducto 23 del refrigerante del secador 7 es igual o mayor que el de las tuberías aguas arriba y aguas abajo del secador 7, la pérdida de presión no se incrementa notablemente incluso aunque el refrigerante en la condición de dos fases líquida y de gas pasa a través del secador 7. En otras palabras, debido a que la porción 22 de retención de humedad no está sujeta a gran fuerza de fluido de otro modo causada por el flujo del refrigerante se puede evitar que los desecantes sean pulverizados en forma de polvo debido a la fricción, vibración, etc.

Según esta realización, como se describe anteriormente, puesto que la cantidad de refrigerante contenido es reducida, se puede rebajar la cantidad de refrigerante que puede afectar la destrucción de la capa de ozono o calentamiento global. Además, puesto que la cantidad de humedad en el ciclo de refrigeración que es un factor de disminución de la fiabilidad puede ser reducida, es posible disponer de un acondicionador de aire que es efectivo para la protección del medio ambiente global y es sumamente fiable.

La modificación de la fig. 3 difiere de la realización de la fig. 1 porque el secador 7 está dispuesto entre el intercambiador 4 de calor exterior y el dispositivo 6 de expansión exterior, y se omite el dispositivo 8 de expansión interior. También en esta modificación, el secador 7 tiene la misma estructura adaptada para una perdida de presión baja como en la realización de la fig. 2. Por lo tanto, se puede evitar que los desecantes sean pulverizados en forma de polvo incluso cuando el refrigerante fluye a través del secador 7 como un flujo de dos fases líquida y de gas.

En esta modificación, puesto que el flujo del refrigerante es estrangulado por el dispositivo 6 de expansión exterior sólo en cualquiera de las operaciones de calefacción y refrigeración, el líquido sobrerefrigerado pasa a través del dispositivo de retirada de humedad durante la operación de refrigeración, aunque el flujo producido de dos fases líquida y de gas después de ser estrangulado por el dispositivo 6 de expansión exterior pasa a través del dispositivo de retirada de humedad durante la operación de calefacción. Debido a que los desecantes muestran eficacia de adsorción más alta para el líquido sobrerefrigerado que para el flujo de dos fases líquida y de gas, es efectivo para instalar el dispositivo de retirada de humedad en la posición según se muestra en esta modificación cuando el acondicionador de aire se hace funcionar más frecuentemente en el modo de refrigeración. Cuando el acondicionador de aire se hace funcionar más frecuentemente en el modo de calefacción, es ventajoso que el secador 7 sea instalado entre el intercambiador 9 de calor interior y el dispositivo 6 de expansión exterior.

La figura 4 muestra una primera modificación en la que el secador 7 comprende un depósito 31 que tiene ambos extremos a los que se unen tuberías de conexión, una porción 32 de retención de humedad que almacena desecantes en la misma, una placa 33 fija para dividir un espacio interno del depósito 31 en un conducto de flujo principal y la porción 32 de retención de humedad, y un muelle 34 para posicionar la placa fija en su lugar. La posición de instalación del secador en el ciclo de refrigeración y la operación del ciclo de refrigeración san las mismas que en la realización de la fig. 1.

En esta realización, un gran número de desecantes obtenidos que conforman la zeolita sintética en gránulos en forma de perlas son contenidos en una porción inferior del depósito 31 para servir como la porción 32 de retención de humedad. Para inmovilizar los desecantes, la placa 33 fija se mantiene bajada por el muelle 34. La placa 33 fija tiene un gran número de orificios formados en la misma y son más pequeños que el diámetro de las perlas del desecante, permitiendo que el refrigerante fluya a través de los orificios. Por lo tanto, sólo una porción de fase líquida del refrigerante en la condición de flujo de dos fases pasando una porción superior del depósito 31 reside en el depósito 31 y entra en contacto con la porción 32 de retención de humedad. Puesto que el espacio interno del depósito 31 es dividido de este modo en un área superior donde fluye el refrigerante y un área inferior donde están presentes los desecantes, una pérdida de presión es pequeña y los desecantes no se exponen al flujo del refrigerante a una gran velocidad. Como resultado, se evita que los desecantes sean pulverizados en forma de polvo. Además, los desecantes y el refrigerante entran en contacto uno con otro en una condición líquida proporcionando buena eficacia de adsorción, y el refrigerante que reside en el depósito es substituido por uno nuevo sucesivamente bajo una acción del flujo del refrigerante. En consecuencia, los desecantes pueden desarrollar efectivamente una capacidad de absorber humedad y pueden rápidamente reducir el contenido de humedad en el ciclo de refrigeración.

Después, la fig. 5 muestra otra modificación del secador en el que se puede confirmar visualmente la sequedad del refrigerante y se puede sustituir fácilmente la porción de retención de humedad. Esta modificación difiere de la modificación de la fig. 4 en que adicionalmente comprende un visor 36 de cristal, un detector 37 de contenido de humedad, una porción 38 de unión, y una lámina 39 de protección. El detector 37 de contenido de humedad está formado por una sustancia que hace que cambie el color dependiendo del contenido de humedad, por ejemplo, cloruro de cobalto, fijamente impregnado en una lámina, y está dispuesto de modo que una condición de secado del ciclo de refrigeración pueda ser confirmada visualmente a través del visor de cristal 36. La porción 38 de unión tiene una estructura de sujeción de tornillo que permite retirar opcionalmente una porción inferior del depósito. Con el secador que tiene la estructura anteriormente mencionada, es posible confirmar que la humedad se retira con seguridad, y para remplazar fácilmente los desecantes cuando el refrigerante es substituido o añadido en el momento de la reparación de desperfectos o mantenimiento. Como resultado, se puede restaurar la capacidad de adsorción de la humedad y garantizar la fiabilidad.

En la fig. 6, una tubería 46 interna que tiene substancialmente el mismo diámetro que las tuberías de conexión está dispuesta en un depósito 41 y acoplada a las tuberías de conexión. En un espacio definido entre el tubo 46 interno y el depósito 41, se almacenan los desecantes en forma de perla para servir como un elemento 42 de retención de humedad. Específicamente, en el espacio entre el tubo 46 interno y el depósito 41, se disponen una placa 43 fija asegurada por calefateo en un extremo del espacio en la dirección del flujo del refrigerante, una placa 44 móvil en el lado más cercano del otro extremo del espacio en la dirección del flujo del refrigerante, y un muelle 45 interpuesto entre la placa 44 móvil y una pared interna del depósito 41. Los desecantes son almacenados en un espacio definido entre la placa 43 fija y la placa 44 móvil. El elemento 42 de retención de humedad se retiene fuertemente en ese espacio por la fuerza elástica del muelle 45. Cada placa fija 43, la placa 44 móvil y el tubo 46 interno tiene un gran número de orificios formados allí y siendo más pequeños que el diámetro de las perlas del desecante, permiten que el refrigerante pase libremente a través de los orificios. Con esta estructura, puesto que el refrigerante circulante en la condición de dos fases líquida y de gas principalmente fluye a través del tubo 46 interno, los desecantes no están expuestos al refrigerante que fluye a una gran velocidad y por tanto se evita que sean pulverizados en forma de polvo. También, puesto que se realiza esta modificación sólo por secadores convencionales que se modifican ligeramente y pueden emplean desecantes del tipo de perlas versátiles, el secador de modificación es recomendable porque es fácilmente estructurado y menos costoso.

Aún otra modificación del secador para uso con flujo de dos fases, la fig. 7 muestra un ejemplo que emplea un separador de líquido/gas. En un depósito 51 cerrado, se dispone una tubería 54 de entrada de refrigerante para introducir el refrigerante en el deposito 51 y una tubería 55 de salida del refrigerante para introducir el refrigerante desde el interior del depósito 51 al exterior del mismo. Los extremos distales de estas dos tuberías alcanzan una posición cerca de la superficie del fondo del depósito 51. Por lo general, el refrigerante en fase líquida se llena en el depósito hasta un nivel intermedio, el depósito y el refrigerante en fase de gas se llena en un espacio del depósito por encima del refrigerante líquido. Los orificios 56 y 57 de mezcla del refrigerante de gas se forman respectivamente en la tubería 54 de entrada del refrigerante y la tubería 55 de salida del refrigerante de modo que el refrigerante líquido extraído desde la porción inferior del depósito 51 se añade con el refrigerante de gas presente en la porción superior del depósito 51 para mantener un cierto grado de sequedad en el refrigerante. Los desecantes 51 en forma de perlas se retienen por un elemento de retención desecante en la porción inferior del depósito 51 donde se llena el refrigerante en fase líquida, al tiempo que se permite que el refrigerante líquido pase libremente entre los desecantes 52 en forma de perla. Específicamente, los desecantes 52 se retienen en su lugar por un elemento 53 de retención desecante en la forma de una jaula de red, por ejemplo. Con esta estructura, puesto que los desecantes 52 están colocados en el refrigerante líquido que fluye dentro del depósito 51 y se dispersan a una baja velocidad, se evita que sean pulverizados en forma de polvo y puedan ser usados en un estado de contacto líquido proporcionando buena eficacia de adsorción. El separador de líquido/gas también tiene una función de ajustar la cantidad de refrigerante cuando se instala en la línea de líquido del ciclo de refrigeración operado utilizando un flujo de dos fases líquida y de gas. Incidentalmente, no tiene sentido decir que el secador de esta modificación opera exactamente en la misma manera según se describió anteriormente independientemente de cual de las dos tuberías 54, 55, insertadas en el depósito 51 sirve como la tubería de introducción del refrigerante.

La fig. 8 muestra una modificación del separador líquido/gas mostrado en la fig. 7. Esta modificación es adecuada para el uso en el ciclo de refrigeración en el que el refrigerante fluye sólo en una dirección. En la fig. 8, el refrigerante en fase líquida se llena en una porción inferior del depósito 61 y el refrigerante en la fase de gas se llena en un espacio del depósito por encima del refrigerante líquido. El refrigerante en la condición de dos fases líquida y de gas que fluye a través de una tubería 63 de introducción insertada en una porción superior del depósito 61 se separa en líquido y gas en el depósito 61. Se instala un secador 62 que puede ser convencional en una tubería 64 de salida de líquido que es insertada en la porción inferior del depósito llena con el refrigerante líquido y permite sólo que el refrigerante líquido pase a través de ella, de ese modo retirando la humedad contenida en el refrigerante. Una porción de tubería por encima del secador 62 y la porción superior del depósito 61 están comunicadas una a otra por una tubería 65 de salida de gas para evitar que el refrigerante de gas se acumule excesivamente en el separador líquido/gas. Con esta estructura, puesto que se le permite al refrigerante pasar a través del secador 62 como un flujo de una fase líquida y los desecantes pueden absorber la humedad del flujo de la fase líquida, es posible eficazmente absorber la humedad como en la realización anterior. Un mérito adicional es que no hay necesidad de usar la estructura especial adaptada para una pérdida de presión baja y por tanto se pueden emplear secadores convencionales como tales.

Claims (6)

1. Un acondicionador de aire tipo bomba de calor que comprende

-

una unidad (11) exterior que incluye un compresor (1) de refrigerante, una válvula (3) de cuatro vías, un intercambiador (4) de calor exterior y un medio (6) de expansión conectados en este orden por tuberías,

-

al menos una unidad (12) interior que incluye un intercambiador (9) de calor interior,

-

cuyas unidades (11, 12) están conectadas a través de una línea (13) de gas y una línea (14) de líquido para formar un ciclo de refrigeración que es selectivamente operable en un modo de refrigeración y en un modo de calefacción conmutando la válvula (3) de cuatro vías, y

-

un dispositivo (7, 62) de retirada de humedad dispuesto en dicho ciclo de refrigeración entre dicho intercambiador (9) de calor interior y dicho medio (6) de expansión o entre dicho medio (6) de expansión y dicho intercambiador (4) de calor exterior,

caracterizado

-

porque el ciclo de refrigeración usa un refrigerante hecho de al menos un tipo de fluorohidrocarburo que no contiene átomos de cloro,

-

porque un medio de separación (33, 46, 53) se incluye en dicho dispositivo (7, 62) de retirada de humedad para separación en un conducto de flujo para el refrigerante y una porción (22) de retención de absorbente de humedad y

-

porque se proporciona un medio de control para controlar el medio (6, 8) de expansión a fin de hacer que el medio refrigerante, después de su condensación en el intercambiador (9) de ca-

\vskip1.000000\baselineskip

lor interior o en el intercambiador (4) de calor exterior, se convierta en un flujo de dos fases de gas y líquido.

2. Un acondicionador de aire tipo bomba de calor según la reivindicación 1, caracterizado por un medio (8) de expansión adicional asociado con dicha unidad (12) interior, en el que dicho medio (7) de retirada de humedad está dispuesto entre los dos medios (6, 8) de expansión.

3. Un acondicionador de aire tipo bomba de calor según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el dispositivo (7) de retirada de humedad comprende un depósito (21, 41) cerrado conectado a una tubería de entrada y una tubería de salida para el refrigerante, definiendo una tubería (23, 46) interna dispuesta en el depósito (21, 41) el conducto de flujo en comunicación con las tuberías para el refrigerante y teniendo un diámetro que es igual o mayor que el de las tuberías de entrada y salida conectadas, y desecantes (22, 42) retenidos entre la tubería (23, 46) interna y el depósito (21, 41).

4. Un acondicionador de aire tipo bomba de calor según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el dispositivo (7) de retirada de humedad es un separador líquido/gas que tiene en una porción inferior desecantes (32, 52) retenidos por el medio (33, 53) de separación.

5. Un acondicionador de gas tipo bomba de calor según la reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque los desecantes consisten en zeolita sintética con moléculas absorbentes que tienen un diámetro medio de 0,31 nm (31 \ring{A}) o menos.

6. Un acondicionador de aire tipo bomba de calor según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el dispositivo de retirada de humedad incluye un medio indicador para indicar el contenido de humedad en el dispositivo (7) de retirada de

\hbox{humedad.}