ES2296645T3 - Dispositivo de refrigeracion. - Google Patents
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Abstract
Un dispositivo de refrigeración, que comprende: un circuito de refrigeración que tiene un compresor (1), un condensador (3 ó 5), un medio principal de reducción de la presión (EV1), y un evaporador (5 ó 3) conectados en un circuito; un intercambiador de calor (11) de super-refrigeración dispuesto entre el condensador (3 ó 5) y el medio principal de reducción de la presión (EV1); un tubo de derivación (33, 34), por el que un lado de gas del circuito de refrigerante y un lado de líquido de mismo se conectan a través del intercambiador de calor (11) de super-refrigeración; un medio reductor de la presión de super-refrigeración que está dispuesto en el tubo de derivación (33, 34) aguas arriba del intercambiador de calor (11) de super-refrigeración; una sensor de temperatura de descarga (21) que detecta una temperatura de descarga del compresor (1); una parte de determinación de la temperatura de descarga (10b) que determina la temperatura de descarga detectada por el sensor de temperatura de descarga (21); y una parte de control (10a) que controla el medio de reducción de la presión de super-refrigeración sobre la base de un resultado de la determinación realizada por la parte de determinación de la temperatura de descarga (10), para controlar una cantidad del refrigerante que fluye a través del tubo de derivación, caracterizado porque el dispositivo de refrigeración utiliza un refrigerante R32 o un refrigerante mixto que contiene el refrigerante R32 al menos en el 70 % en peso; el medio de reducción de la presión de super-refrigeración comprende una válvula de super-refrigeración (EV2) accionada con motor; el dispositivo de refrigeración comprende, además: un sensor de temperatura de condensación (22 ó 23) que detecta una temperatura de condensación del condensador (3 ó 5); un sensor de temperatura de evaporación (23 ó 22) que detecta una temperatura de evaporación del evaporador (5 ó 3); y una parte de cálculo de la temperatura de descarga objetiva (10c) que calcula una temperatura de descarga objetiva, sobre la base de la temperatura de condensación detectada por el sensor de temperatura de condensación (22 ó 23), la temperatura de evaporación detectada por el sensor de temperatura de evaporación (23 ó 22) y una apertura de la válvula de super-refrigeración (EV2) accionada con motor; y la parte de control (10a) controla el medio principal de reducción de la presión (EV1) para permitir que la temperatura de descarga del compresor (1) alcance la temperatura de descarga objetiva.
Description
Dispositivo de refrigeración.
La presente invención se refiere a un
dispositivo de refrigeración que utiliza un medio de trabajo que
contiene un refrigerante R32 (fórmula química: CH_{2}F_{2}) y
particularmente a un dispositivo de refrigeración que hace frente a
un GWP bajo (potencial de calentamiento global), es económico de
energía y poco costoso, y es capaz de proteger la capa de ozono y
de conseguir el reciclaje.
Hasta ahora se conoce un dispositivo de
refrigeración del tipo de bomba de calor que utiliza un refrigerante
CFC (fluoruro de carbono clorhídrico). El dispositivo de
refrigeración tiene un circuito de refrigerante que tiene un
compresor, un condensador, una válvula accionada con motor, y un
evaporador conectado secuencialmente en la forma de un bucle y
tiene un intercambiador de calor super-refrigerador
que está dispuesto entre el condensador y la válvula accionada con
motor. Un refrigerante de gas es retornado desde el intercambiador
de calor super-refrigerador hasta una inyección
líquida del compresor y el lado de aspiración del compresor. Sin
embargo, el dispositivo de refrigeración tiene el problema de
deterioro del COP (coeficiente de actuación) debido a la reducción
en la cantidad del refrigerante causada por la desviación del
refrigerante. Los refrigerantes de CFC tienen un problema de
deterioro del medio ambiente de la tierra, debido a que tienen un
alto coeficiente de destrucción de la capa de ozono y un GWP alto
(potencial de calentamiento global).
Por lo tanto, es concebible utilizar el
refrigerante R32 como un refrigerante HFC de GWP bajo capaz de
realizar un COP alto sin destruir la capa de ozono. Sin embargo, en
sus propiedades físicas, el refrigerante R32 tiene una temperatura
de descarga más alta que los refrigerantes de CFC. Por lo tanto, el
refrigerante R32 tiene el problema de que deteriora del aceite para
el dispositivo de refrigeración, de manera que deteriora la
fiabilidad.
En un aparato convencional que utiliza R32,
cuando la sequedad del refrigerante en el lado de aspiración de un
compresor de tipo de campana de alta presión es 0,97, la temperatura
de descarga alcanza 90ºC. En el caso de un compresor del tipo de
campana de baja presión, cuando la sequedad del refrigerante en su
lado de aspiración es 0,97, la temperatura de descarga alcanza
70ºC.
El refrigerante R32 tiene una pérdida de baja
presión y se puede mejorar su COP (coeficiente de actuación),
mientras que en sus propiedades físicas, su temperatura de descarga
se eleva hasta una temperatura mayor que las temperaturas de
descarga de R22, R410 y R407 en 15ºC en teoría, pero en
1º0-15ºC en la medición real. Por lo tanto, en un
aparato que utiliza R22, R410 o R407, simplemente sustituyendo tal
refrigerante por R32 y cambiando el aceite de refrigeración a un
aceite compatible con R32 conduciría a un problema de deterioro de
la fiabilidad y la actuación.
Con respecto a la fiabilidad, existe un temor a
que cuando el compresor se caliente hasta una temperatura alta, se
produce el deterioro del material y del aceite y se reduce su
fiabilidad a largo plazo. En particular, debido a un deterioro del
motor del compresor (se reduce la fuerza de desmagnetización) en
gran medida debido a la temperatura, debería prestarse atención a
un motor DC en función del material que se utiliza para el
mismo.
Con respecto a la actuación, suponiendo que la
temperatura de la tubería de descarga, la manera de controlar el
refrigerante utilizando sensores, y la manera de controlar la
corriente eléctrica como anteriormente, el refrigerante R32 tiene
el problema de deterioro de la actuación del dispositivo de
refrigeración y de reducción de su zona de operaciones.
El documento
US-A-5.095.712 describe un circuito
de refrigeración que proporciona un control económico junto con un
control de capacidad variable. Se consigue una refrigeración
constante controlando un ciclo económico sensible a una presión de
sección de un compresor. Además, la temperatura de descarga del
compresor se controla controlado la porción de un refrigerante
líquido suministrado a una línea de fase intermedia.
El documento
US-A-5.647.224 se refiere a un
acondicionador de aire que sigue un cambio en la carga de una
manera eficiente utilizando el hecho de que los componentes de un
medio mixto de tres componentes, que sirve como un sustituto de
freón, tienen diferentes puntos de ebullición. El medio mixto que
consta de R32, R25 y R134a, está sellado dentro del circuito del
acondicionador de aire y se interponen un intercambiador de calor
super-refrigerado y un depósito de
líquido-gas entre un intercambiador exterior y una
válvula de expansión. El depósito de líquido-gas
está conectado a un acumulador a través de una válvula de inyección
de líquido. El R32 representa el 30% en peso del medio mixto.
El documento EP 0 811 670 A1 describe un
refrigerante mixto ternario que comprende R32/R125/R134a, con una
alta eficiencia, que se puede utilizar como un sustituto de R22 y un
aparato de bomba de calor que utiliza el mismo. El objeto de la
invención es proporcionar un refrigerante mixto ternario que es más
adecuado para un fluido de trabajo para el aparato de bomba de
calor y tiene substancialmente la misma capacidad de refrigeración
y un coeficiente de actuación más alto comparado con R407C. R32 se
utiliza siempre en una concentración menor que 60% en peso.
Por lo tanto, un objeto de la presente invención
es proporcionar un dispositivo de refrigeración capaz de optimizar
la temperatura de descarga de un compresor sin deterioro de la
eficiencia del compresor utilizando un medio de trabajo que
contiene un refrigerante R32, de manera que se mejoran el COP y la
fiabilidad del dispositivo de refrigeración. Para resolver el
problema anterior se reivindica un dispositivo de acuerdo con las
reivindicaciones 1 ó 2.
De acuerdo con el dispositivo de refrigeración,
después de que el refrigerante R32 (o el refrigerante mixto que
contiene R32 al menos en un 70% en peso) descargado desde el
compresor es condensado por el condensador, el refrigerante es
reducido a presión por los medios principales de reducción de la
presión. Luego el refrigerante se evapora en el evaporador y
retorna al lado de aspiración del compresor. En este instante, el
refrigerante de presión reducida por los medios de reducción de la
presión de super-refrigeración fluye desde el lado
del líquido del circuito de refrigerante hacia el lado de gas del
mismo en el lado de aguas abajo del evaporador por el tubo de
derivación a través del intercambiador de calor de
super-refrigeración. El intercambiador de calor de
super-refrigeración super-refrigera
el refrigerante que fluye desde el condensador hasta los medios
principales de reducción de la presión. La parte de determinación de
la temperatura de descarga determina la temperatura de descarga
detectada por el sensor de temperatura de descarga. Sobre la base
del resultado de la determinación, la parte de control controla los
medios de reducción de la presión de
super-refrigeración para ajustar la cantidad del
refrigerante que fluye a través de los tubos de derivación hasta una
cantidad grande o una cantidad pequeña, de acuerdo con que la
temperatura de descarga sea alta o baja. Por lo tanto, cuando la
temperatura de descarga es alta, se puede reducir la temperatura de
descarga incrementando la cantidad del refrigerante que fluye a
través de los tubos de derivación. De acuerdo con ello, incluso si
se utiliza el refrigerante R32 (o el refrigerante mixto que
contiene R32 al menos en un 70% en peso) que es más alto, debido a
su propiedad física, en la temperatura de descarga que los
refrigerantes HCFC, es posible optimizar la temperatura de descarga
sin deteriorar la eficiencia y, por lo tanto, es posible mejorar el
COP y la fiabilidad. Se utiliza una válvula accionada con motor o
una válvula accionada por solenoide combinada con una capilaridad,
como los medios de reducción de la presión de
super-refrigeración. Luego, se controla la apertura
de la válvula accionada con motor para controlar una cantidad de
refrigerante de derivación. Cuando se combinan la válvula accionada
por solenoide y la capilaridad para proporcionar los medios de
reducción de la presión de super-refrigeración, la
cantidad de refrigerante de derivación es controlada abriendo y
cerrando la válvula accionada por solenoide.
En una forma de realización, cuando la parte de
determinación de la temperatura de descarga determina que la
temperatura de descarga excede un valor límite superior ajustado, la
parte de control controla los medios de reducción de la presión de
super-refrigeración para incrementar la cantidad del
refrigerante que circula a través del tubo de derivación y para
reducir la cantidad del refrigerante que fluye a través del tubo de
derivación cuando la parte de determinación de la temperatura de
descarga determina que la temperatura de descarga es menor que un
valor límite inferior ajustado.
De acuerdo con el dispositivo de refrigeración,
cuando la parte de determinación de la temperatura de descarga
determina que la temperatura de descarga excede un valor límite
superior ajustado, la parte de control controla los medios de
reducción de la presión de super-refrigeración para
incrementar la cantidad del refrigerante que fluye a través del
tubo de derivación. Por otra parte, cuando la parte de determinación
de la temperatura de descarga determina que la temperatura de
descarga es menor que un valor límite superior ajustado, la parte
de control controla los medios de reducción de la presión de
super-refrigeración para reducir la cantidad del
refrigerante que fluye a través del tubo de derivación. De esta
manera se puede realizar un control óptimo de la temperatura de
descarga sin deterioro de la eficiencia.
De acuerdo con el dispositivo de refrigeración,
sobre la base de la temperatura de condensación del condensador
detectada por el sensor de temperatura de condensación, la
temperatura de evaporación del evaporador detectada por el sensor
de temperatura de evaporación y la apertura de la válvula de
super-refrigeración accionada con motor, la parte
de cálculo de la temperatura de descarga objetiva calcula la
temperatura de descarga objetiva adecuada para las condiciones o la
situación de funcionamiento (operación de refrigeración/operación de
calefacción, frecuencia de operación del compresor, etc.). Sobre la
base de la temperatura de descarga objetiva calculada por la parte
de cálculo de la temperatura de descarga objetiva, la parte de
control controla los medios principales de reducción de presión
para controlar la cantidad del refrigerante que fluye a través del
circuito de refrigerante, de manera que la temperatura de descarga
del compresor alcanza la temperatura de descarga objetiva. Por lo
tanto, se puede realizar el control óptimo de la temperatura de
descarga de acuerdo con la cantidad del refrigerante que circula a
través del tubo de derivación, a saber, el grado de
super-refrigeración.
En una forma de realización, el dispositivo de
refrigeración comprende, además, un sensor de temperatura de salida
del evaporador que detecta la temperatura en una salida del
evaporador. La parte de control controla los medios principales de
reducción de la presión y la válvula de
super-refrigeración accionada con motor, sobre la
base de la temperatura de descarga objetiva calculada por la parte
de cálculo de la temperatura de descarga objetiva y la temperatura
en la salida del evaporador detectada por el sensor de temperatura
de salida del evaporador.
De acuerdo con el dispositivo de refrigeración,
el sensor de temperatura de salida del evaporador detecta la
temperatura en la salida del evaporador. Sobre la base de la
temperatura de descarga objetiva calculada por la parte de cálculo
de la temperatura de descarga objetiva y la temperatura en la salida
del evaporador detectada por el sensor de temperatura de salida del
evaporador, la parte de control controla los medios principales de
reducción de la presión y los medios de reducción de la presión de
super-refrigeración. Utilizando la temperatura en
la salida del evaporador para controlar la temperatura de descarga
del compresor, es posible mejorar la capacidad de control de la
cantidad de refrigerante que fluye a través del tubo de derivación,
a saber, la capacidad de control del grado de
super-refrigeración.
Generalmente, como se muestra con un diagrama
P-H (presión-entalpía) en la figura
12, una temperatura máxima en un ciclo de refrigeración es una
temperatura en el lado de descarga del compresor.
Los presentes inventores han probado en
experimentos que cuando se utiliza el refrigerante R32, se asegura
la
fiabilidad del compresor, aunque se reduzca un supercalor SH para incrementar la humedad del refrigerante R32, como se muestra con una línea P-H (Td3-Tcu3) en la figura 13, en comparación con una línea convencional
(Td1-Tcu1). Como se muestra en la figura 13, cuando se incrementa la humedad del refrigerante R32 en el lado de aspiración del compresor, se reduce la temperatura Td en el lado de descarga del compresor de Td1 a Td3. Por lo tanto, es posible evitar la reducción de la fiabilidad y el rendimiento.
fiabilidad del compresor, aunque se reduzca un supercalor SH para incrementar la humedad del refrigerante R32, como se muestra con una línea P-H (Td3-Tcu3) en la figura 13, en comparación con una línea convencional
(Td1-Tcu1). Como se muestra en la figura 13, cuando se incrementa la humedad del refrigerante R32 en el lado de aspiración del compresor, se reduce la temperatura Td en el lado de descarga del compresor de Td1 a Td3. Por lo tanto, es posible evitar la reducción de la fiabilidad y el rendimiento.
Suponiendo que la humedad es x, el refrigerante
está en un estado gaseoso completo cuando x = 1,0, en un estado
líquido cuando x = 0 y en un estado fluidizado, o un estado de dos
fases, cuando x = 0,5, 0,6, 0,9, etc. Supongamos que la sequedad es
y, y = 1-x.
Como se muestra en los resultados de la prueba
de fiabilidad de la figura 11, en el caso en que se utilizó el
refrigerante convencional R22, la fiabilidad del compresor estaba en
un nivel inutilizable, a no ser que la sequedad del mismo en el
lado de aspiración del compresor fuese 0,90 o más. En el caso del
refrigerante R32, se confirmó en experimentos que cuando su
sequedad en el lado de aspiración del compresor no era menor que
0,60, la fiabilidad del compresor estaba en un nivel utilizable.
De acuerdo con ello, en una forma de realización
no cubierta por la invención, un compresor aspira y comprime un
refrigerante R32 que tiene una sequedad de 0,65 o más o un
refrigerante mixto que contiene R32 al menos en un 70% en peso y
que tiene una sequedad de 0,65 o más.
En esta forma de realización, el compresor
aspira y comprime el refrigerante R32 que tiene la sequedad de 0,65
o más. Por lo tanto, como se deduce a partir de los resultados de
prueba mostrados en la figura 11, es posible utilizar el
refrigerante R32 sin deteriorar la fiabilidad del compresor y
realizar un ahorro de energía y un GWP bajo sin reducir la
fiabilidad y la actuación. También en el caso de que el compresor
aspire el refrigerante mixto que contiene R32 en un 70% en peso o
más y que tiene también la sequedad de 0,65 o más, se pueden obtener
efectos similares.
En otra forma de realización no cubierta por la
invención, un compresor aspira y comprime un refrigerante R32 que
tiene una sequedad de 0,70 o más o un refrigerante mixto que
contiene R32 el menos en un 70% en peso y que tiene una sequedad de
0,70 o más.
En esta forma de realización, puesto que el
compresor aspira el refrigerante r32 que tiene la sequedad de 0,70
o más, se puede mejorar adicionalmente la fiabilidad del compresor.
En el caso de que el compresor aspire el refrigerante mixto que
contiene R32 al menos en un 70% en peso y que tiene la sequedad de
0,70 o más, se pueden obtener efectos similares.
Es decir, que un refrigerante mixto que contiene
R32 el menos en un 70% en peso proporciona una
pseudo-azeotropía, que permite al refrigerante R32
tener ventajas (ahorro de energía y GWP bajo) sobre el refrigerante
R22.
En una forma de realización no cubierta por la
invención, un compresor aspira y comprime un refrigerante R32 que
tiene una sequedad de 0,75 o más y un refrigerante mixto que
contiene R32 al menos en un 70% en peso y que tiene una sequedad de
0,75 o más.
En esta forma de realización, puesto que el
compresor aspira el refrigerante R32 que tiene la sequedad de 0,75
o más, se puede mejorar la fiabilidad del compresor hasta un nivel
máximo como se deduce a partir de los resultados de prueba
mostrados en la figura 11. En el caso de que el compresor aspire el
refrigerante mixto que contiene R32 al menos en un 70% en peso y
que tiene también la sequedad de 0,75 o más, se pueden obtener
efectos similares.
En una forma de realización no cubierta por la
invención, el dispositivo de refrigeración comprende un medio de
control que detecta la temperatura del tubo de descarga del
compresor y que controla la sequedad del refrigerante aspirado por
el compresor sobre la base de la temperatura detectada del tubo de
descarga.
En esta forma de realización, se controla la
sequedad del refrigerante aspirado por el compresor sobre la base
de la temperatura del tubo de descarga del compresor. Por lo tanto,
se puede controlar la sequedad por los medios de control
sencillos.
En una forma de realización no cubierta por la
invención, el dispositivo de refrigeración comprende un medio de
control que detecta un supercalor y que controla la sequedad del
refrigerante aspirado por el compresor sobre la base del supercalor
detectado.
\newpage
En esta forma de realización, se controla la
sequedad del refrigerante aspirado por el compresor sobre la base
del supercalor. Por lo tanto, se puede controlar la sequedad del
lado de aspiración con alta precisión y se puede mejorar la
fiabilidad del compresor.
En otra forma de realización no cubierta por la
invención, el dispositivo de refrigeración comprende un medio de
control que detecta un grado de sub-refrigeración y
que controla la sequedad del refrigerante aspirado por el compresor
sobre la base del grado de sub-refrigeración
detectado. En esta forma de realización, se controla la sequedad
del refrigerante aspirado por el compresor sobre la base del grado
de sub-refrigeración. Por lo tanto, se puede
controlar la sequedad en el lado de aspiración con alta precisión y
se puede mejorar la fiabilidad del compresor.
En una forma de realización no cubierta por la
invención, el dispositivo de refrigeración comprende un medio de
control que controla un grado de super-calor en una
salida de un evaporador. En esta forma de realización, se controla
el grado de super-calor en la salida del evaporador
para incrementar la humedad en la salida del evaporador. De esta
manera, es posible prevenir la condensación sobre un rotor de
ventilador del evaporador (en una unidad interior).
En otra forma de realización no cubierta por la
invención, un compresor es de un tipo de campana de alta presión y
en una posición de calefacción a baja temperatura (por ejemplo, la
temperatura exteriores -5ºC o menos), el compresor aspira y
comprime un refrigerante R32 que tiene una sequedad de 0,68 o más y
un refrigerante mixto que contiene R32 al menos en un 70% en peso y
que tiene una sequedad de 0,68 o más; y se ajusta una temperatura
de descarga del compresor a 80-90ºC.
En esta forma de realización, la sequedad del
refrigerante R32 en el lado de aspiración del compresor del tipo de
campana de alta presión se ajusta a 0,68 o más, y la temperatura de
descarga se ajusta a 80-90ºC. De esta manera, es
posible utilizar el refrigerante R32 sin deterioro de la fiabilidad
del compresor, que consigue ahorro de energía y un GWP bajo y evita
el deterioro de la fiabilidad y la actuación.
En una forma de realización no cubierta por la
invención, un compresor es de un tipo de campana de baja presión, y
en una operación de calefacción a baja temperatura (por ejemplo la
temperatura exterior es -5ºC o menos), el compresor aspira y
comprime un refrigerante R32 que tiene una sequedad de 0,65 o más y
un refrigerante mixto R32 al menos en un 70% en peso y que tiene
una sequedad de 0,65 o más; y la temperatura de descarga del
compresor se ajusta a
60-70ºC.
60-70ºC.
En esta forma de realización, la sequedad del
refrigerante R32 en el lado de aspiración del compresor del tipo de
campana de baja presión se ajusta a 0,65 o más y la temperatura de
descarga se ajusta a 60-70ºC. Por lo tanto, es
posible utilizar el refrigerante R32 sin deterioro de la fiabilidad
del compresor, que realiza un ahorro de energía y un GWP bajo y
evita el deterioro de la fiabilidad y la actuación.
La figura 1 es un diagrama de circuitos de un
acondicionador de aire, del tipo de bomba de calor, que sirve como
un dispositivo de refrigeración de una primera forma de realización
de la presente invención.
La figura 2 es un diagrama de flujo para
describir el funcionamiento de un dispositivo de control del
acondicionador de aire.
La figura 3 es un diagrama de Mollier del
acondicionador de aire.
La figura 4 es un diagrama de circuitos de un
acondicionador de aire de una segunda forma de realización de la
presente invención.
La figura 5 es un diagrama de flujo para
describir el funcionamiento de un dispositivo de control del
acondicionador de aire.
La figura 6 es un diagrama de circuitos de un
acondicionador de aire que no tiene un circuito de puente.
La figura 7 es un diagrama de circuitos de un
acondicionador de aire que utiliza una válvula accionada por
solenoide y una capilaridad como un medio de reducción de la presión
de super-refrigeración.
La figura 8 es un diagrama de circuitos de un
acondicionador de aire que utiliza un circuito de inyección.
La figura 9 es un circuito de refrigerante de un
acondicionador de aire que es una forma de realización del
dispositivo de refrigeración de la presente invención.
La figura 10 es un diagrama de flujo para
describir el funcionamiento de un dispositivo de control de la forma
de realización.
La figura 11 es un diagrama que muestra
resultados de una prueba para evaluar la fiabilidad de un compresor
para cada sequedad de un refrigerante.
La figura 12 muestra un ejemplo de un diagrama
de Mollier en un dispositivo de refrigeración real; y
La figura 13 muestra un grado de supercalor SH y
un grado de sub-refrigeración SC en el diagrama de
Mollier.
Las formas de realización del acondicionador de
aire de la presente invención se describirán en detalle a
continuación.
Primera forma de
realización
La figura 1 es un diagrama de flujo que muestra
una construcción esquemática de un acondicionador de aire del tipo
de bomba de calor como una primera forma de realización del
dispositivo de refrigeración de la presente invención. El número de
referencia 1 designa un compresor, 2 designa una válvula selectora
de cuatro pasos conectada a un lado de descarga del compresor 1, 3
designa un intercambiador de calor exterior, uno de cuyos extremos
está conectado a la válvula electora de cuatro pasos 2, 4 designa un
circuito de puente que sirve como un medio de rectificación, 5
designa un intercambiador de calor interior, 6 designa un acumulador
6 conectado al intercambiador de calor interior 5 a través de la
válvula selectora de cuatro pasos 2.
El circuito de puente 4 tiene válvulas de
retención 4A, 4B, 4C y 40D que permiten el flujo de un refrigerante
en una sola dirección, dos orificios de entrada/salida, un orificio
de entrada y otro orificio de salida. El intercambiador de calor
exterior 3 está conectado a uno de los orificios de entrada/salida
de circuito de puente 4. El intercambiador de calor interior 5 está
conectado al orificio de entrada/salida del circuito de puente 4.
La válvula de retención 4A está conectada a un orificio de
entrada/salida en una dirección, en la que se permite el flujo del
refrigerante desde el intercambiador de calor exterior 3. La válvula
de retención 4B está conectada al otro orificio de entrada/salida
en una dirección, en la que está permitido el flujo del
refrigerante desde el intercambiador de calor de entrada 5. Las
válvulas de retención 4A y 4B están conectadas al orificio de
salida, estando ambas válvulas enfrentadas entre sí. La válvula de
retención 4C está conectada al orificio de entrada/salida, al que
está conectada la válvula de retención 4B, en la dirección en la que
se permite el flujo de refrigerante hacia el intercambiador de
calor interior 5. La válvula de retención 4D está conectada al
orificio de entrada/salida, al que está conectada la válvula de
retención 4A, en la dirección en la que se permite el flujo del
refrigerante hacia el intercambiador de calor exterior 3. Las
válvulas de retención 4C y 4D están conectadas al orificio de
entrada, con las dos válvulas enfrentadas entre sí.
Un extremo de un tubo 31 está conectado al
orificio de salida del circuito de prueba 4. El otro extremo del
tubo 31 está conectado a un extremo de un tubo exterior 11a de un
intercambiador de calor de super-refrigeración 11.
Un extremo de un tubo 32 está conectado al orificio de entrada del
circuito de puente 4. El otro extremo del tubo 32 está conectado al
otro extremo del tubo exterior 11a del intercambiador de calor de
super-refrigeración 11. Una válvula principal
accionada con motor EV1 que sirve como un medio principal de
reducción de la presión está dispuesta sobre el tubo 32. El tubo 31
está conectado a un extremo de un tubo interior 11a del
intercambiador de calor de super-refrigeración 11 a
través de un tubo de derivación 33 sobre el que está dispuesta una
válvula de derivación EV2 accionada con motor que sirve como un
medio de reducción de la presión de
super-refrigeración. El otro extremo del tubo
interior 11b del intercambiador de calor de
super-refrigeración 11 está conectado a una
posición entre la válvula selectora de cuatro pasos 2 y el
acumulador 6 a través de un tubo de derivación 34. Como resultado,
en cualquier dirección en la que fluya el refrigerante entre el
intercambiador de calor exterior 3 y el intercambiador de calor
interior 5 por medio de una conmutación desde una operación de
refrigeración a una operación de calefacción o viceversa, el
circuito de puente 4 permite el flujo del refrigerante en una sola
dirección desde el intercambiador de calor de
super-refrigeración 11 hacia la válvula principal
accionada con motor EV1.
Un circuito de refrigerante está constituido por
el compresor 1, la válvula selectora de cuatro pasos 2, el
intercambiador de calor exterior 3, la válvula principal accionada
con motor EV1, el intercambiador de calor interior 5 y el
acumulador 6. Se utiliza un refrigerante R32 como un medio de
trabajo.
El acondicionador de aire tiene un sensor de
temperatura de descarga 21 que detecta la temperatura de descarga
del lado de descarga del compresor 1, un sensor de temperatura 22
previsto sobre el intercambiador de calor exterior 3 y que sirve
como un sensor de temperatura de condensación o un sensor de
temperatura de evaporación para detectar la temperatura del
refrigerante del intercambiador de calor exterior 3, un sensor de
temperatura 23 previsto sobre el intercambiador de calor interior 5
y que sirve como un sensor de temperatura de evaporación o un
sensor de temperatura de condensación para detectar la temperatura
del refrigerante del intercambiador de calor interior 5 y una
sección de control 10 que controla la operación de refrigeración y
la operación de calefacción después de la recepción de señales
desde cada uno de los sensores de temperatura 22, 23 y 24. La
sección de control 10 está constituida por un microordenador, un
circuito de entrada/salida, y similares y tiene una parte de
control 10a que controla el compresor 1, la válvula principal
accionada con motor EV1 y la válvula de derivación accionada con
motor EV2, una parte de determinación de la temperatura de descarga
10b que determinan la temperatura de descarga detectada por el
sensor de temperatura 21, y una parte de cálculo de la temperatura
de descarga objetiva 10c que calcula una temperatura de descarga
objetiva, sobre la base de la temperatura de descarga, una
temperatura de condensación y una temperatura de evaporación
detectada por los sensores de temperatura
21-23.
\newpage
En el caso de que el acondicionador de aire
tenga la construcción que realiza la operación de refrigeración, el
compresor 1 es activado con la válvula selectora de cuatro pasos 2
conmutada a una posición mostrada con una línea continua. Como
resultado, el refrigerante, que tiene una temperatura alta y una
presión alta, descargado desde el compresor 1 fluye a través de la
válvula selectora de cuatro pasos 2, el intercambiador de calor
exterior 3, la válvula de retención 4A del circuito de puente 4, el
intercambiador de calor de super-refrigeración 11,
y hasta la válvula accionada con motor EV1. El refrigerante de
presión reducida por la válvula accionada con motor EV1 fluye a
través de la válvula de retención 4D del circuito de puente 4, el
intercambiador de calor interior 5 y hasta la válvula selectora de
cuatro pasos 2 y retorna al acumulador 6 desde la válvula selectora
de cuatro pasos 2. En este instante, el intercambiador de calor de
super-refrigeración 11
super-refrigera el refrigerante que fluye a la
válvula accionada con motor EV1, y al intercambiador de calor
interno 5 que funciona como un evaporador, un refrigerante líquido,
que tiene una temperatura baja y una presión baja, se evapora y
entonces sale desde un lado de salida del mismo.
Cuando el acondicionador de aire realiza la
operación de calefacción, se activa el compresor 1 con la válvula
selectora de cuatro pasos 2 conmutada a una posición mostrada con
una línea de trazos. Como resultado, el refrigerante, que tiene una
temperatura alta y una presión alta, descargado desde el compresor 1
fluye a través de la válvula selectora de cuatro pasos 2, el
intercambiador de calor interno 5, la válvula de retención 4B, el
intercambiador de calor de super-refrigeración 11, y
la válvula accionada con motor EV1. El refrigerante de presión
reducida por la válvula accionada con motor EV1 fluye a través de la
válvula de retención 4C del circuito de puente 4, el intercambiador
de calor externo 3 y hasta la válvula selectora de cuatro pasos 2 y
retorna hasta el acumulador 6 desde la válvula selectora de cuatro
pasos 2. En este instante, un refrigerante líquido a alta
temperatura y alta presión aguas arriba del intercambiador de calor
de super-refrigeración 11 es expandido por la
válvula de derivación accionada con motor EV2 y se convierte en un
refrigerante gaseoso que tiene una temperatura baja y una presión
baja, que fluye al intercambiador de calor de
super-refrigeración 11, y
super-refrigera el refrigerante que fluye a la
válvula accionada con motor EV1.
Como se ha descrito anteriormente, en la
operación de refrigeración y en la operación de calefacción, debido
a la provisión del circuito de puente 4, el intercambiador de calor
de super-refrigeración 11 está dispuesto en el lado
de aguas arriba de la válvula accionada con motor EV1, de maneras
que el intercambiador de calor de
super-refrigeración 11
super-refrigera de una manera creciente el
refrigerante que fluye en la válvula accionada con motor EV1. De
esta manera, se puede mejorar la eficiencia de la operación.
La operación de la sección de control 10 se
describirá a continuación con referencia al diagrama de flujo de la
figura 2. La operación de refrigeración solamente se describirá con
referencia a la figura 2. En la operación de calefacción, se
realiza un cambio entre el condensador y el evaporador y, por lo
tanto, entre el sensor de temperatura 22 que detecta la temperatura
de condensación Tc y el sensor de temperatura 23 que detecta la
temperatura de evaporación Te, y se ejecuta un proceso similar a la
operación de refrigeración.
Con referencia a la figura 2, una vez que se ha
iniciado la operación de refrigeración, se detecta en la etapa S1
una temperatura de descarga, Td, una temperatura de condensación,
Tc, y una temperatura de evaporación, Te. Es decir, que el sensor
de temperatura 21 detecta la temperatura de descarga, Td, en el lado
de descarga del compresor 1, y el sensor de temperatura 22 detecta
la temperatura de condensación, Tc, del intercambiador de calor
exterior 3 que sirve como el condensador, y se detecta la
temperatura de evaporación, Te, del intercambiador de calor
interior 5 que sirve como el evaporador.
Entonces el programa pasa a la etapa S2, en la
que la parte de determinación de la temperatura de descarga 10b del
dispositivo de control 10 determina si la temperatura de descarga,
Td, es mayor que un valor límite superior ajustado. Si se determina
que la temperatura de descarga, Td, es mayor que el valor límite
superior ajustado, el programa pasa a la etapa S3 en la que se abre
la válvula de derivación accionada con motor EV2 a una apertura
predeterminada. Luego el programa pasa a la etapa S4.
Por otra parte, si se determina que la
temperatura de descarga, Td, no es mayor que el valor límite
superior ajustado, el programa pasa a la etapa S11 en la que la
parte de determinación de la temperatura de descarga 10b determina
si la temperatura de descarga, Td, es menor que un valor límite
inferior ajustado. Si la parte de determinación de la temperatura
de descarga 10b determina que la temperatura de descarga, Td, es
menor que el valor límite inferior ajustado, el programa pasa a la
etapa S12. Por otra parte, si la parte de determinación de la
temperatura de descarga 10b determina que la temperatura de
descarga, Td, no es menor que el valor límite inferior ajustado, el
programa pasa a la etapa S4.
En la etapa S12, se determina si se está
realizando la operación de derivación. Si se determina que se está
realizado la operación de derivación, el programa pasa a la etapa
S13, en la que se cierra la válvula de derivación accionada con
motor EV2 en un valor predeterminado a partir de una apertura
actual. Por otra parte, si se determina que no se está realizando
la operación de derivación, el programa pasa a la etapa S4.
Después en la etapa S4, la parte de cálculo de
la temperatura de descarga objetiva 10c calcula la temperatura de
descarga objetiva, Tk. La temperatura de descarga objetiva, Tk, es
calculada sobre la base de la temperatura de condensación, Tc, y la
temperatura de evaporación, Te, ambas detectadas en la etapa S1 y la
apertura de la válvula de derivación accionada con motor EV2.
\newpage
Luego el programa pasa a la etapa S5, en la que
se determina si la temperatura de descarga Td detectada en la etapa
s1 es mayor que la temperatura de descarga objetiva, Tk. Si se
determina que la temperatura de descarga, Td, es mayor que la
temperatura de descarga objetiva, Tk, el programa pasa a la etapa S6
en la que se abre la válvula principal accionada con motor EV1. Por
otra parte, si se determina que la temperatura de descarga, Td, no
es mayor que la temperatura de descarga objetiva, Tk, el programa
pasa a la etapa S7, en la que se cierra la válvula principal
accionada con motor EV1.
La figura 3 muestra un diagrama de Mollier, en
el que el eje de la ordenada indica la presión P y el eje de la
abscisa indica la entalpía 1. Con referencia a la figura 3, para
comparación, se describirá a continuación el caso en el que no está
previsto el intercambiador de calor de
super-refrigeración 11 (no está prevista una
derivación) y el caso en el que está previsto el intercambiador de
calor de super-refrigeración (está prevista una
derivación).
En el caso de que no esté previsto el
intercambiador de calor de super-refrigeración 11,
un ciclo normal cambia como se muestra con una línea discontinua en
la figura 3. Por otra parte, en el caso de que esté previsto el
intercambiador de calor de super-refrigeración 11,
el ciclo de refrigerante cambia como se muestra con una línea
continua (y una línea continua más gruesa) de la figura 3. Es decir,
que el refrigerante en un estado A (salida del evaporador) en el
lado de entrada del compresor 1 se cambia a un estado de alta
presión B por el compresor 1, y debido a la condensación del
refrigerante en el intercambiador de calor exterior 3, el estado B
se cambia a un estado C (ramal), en el que el refrigerante tiene una
entalpía pequeña. El intercambiador de calor de
super-refrigeración 11
super-refrigera el refrigerante en el lado de salida
del intercambiador de calor exterior 3 para cambiar el estado del
refrigerante de C a D.
Luego el refrigerante
super-refrigerado por el intercambiador de calor de
super-refrigeración 11 es cambiado a un estado de
presión reducida E debido a su expansión en la válvula principal
accionada con motor EV1. El refrigerante en el estado E es cambiado
al estado A, en el que la entalpía se ha elevado debido a la
absorción de calor desde el aire exterior, siendo la presión
aproximadamente constante debido a la evaporación en el
intercambiador de calor interior 5. Luego, el lado de salida del
intercambiador de calor interior 5 y el lado de salida del tubo de
derivación del intercambiador de calor de
super-refrigeración 11 se conectan entre sí para
cambiar el estado desde A hasta Y. Como resultado, se reduce la
temperatura de descarga del compresor 1.
Como se ha descrito anteriormente, la
temperatura de descarga Td detectada por el sensor de temperatura de
descarga 21 es discriminada o determinada por la parte de
determinación de la temperatura de descarga 10b. Luego, sobre la
base del resultado de la determinación, la válvula de
super-refrigeración accionada con motor EV2 es
controlada para ajustar la cantidad del refrigerante que fluye a
través de los tubos de derivación 33 y 34 a una cantidad grande o a
una cantidad pequeña, de acuerdo con que la temperatura de descarga
sea alta o baja. De esta manera, cuando la temperatura de descarga
es alta, se reduce la temperatura de descarga incrementando la
cantidad del refrigerante que fluye a través de los tubos de
derivación. De acuerdo con ello, incluso si se utiliza el
refrigerante R32 tiene una temperatura de descarga mayor que los
refrigerantes CFC, es posible optimizar la temperatura de descarga
del compresor 1 sin deterioro de la eficiencia y mejorar el COP y
la fiabilidad.
De acuerdo con el resultado de la comparación,
realizada por la parte de determinación de la temperatura de
descarga 10b, entre la temperatura de descarga y el valor límite
superior ajustado así como el valor límite inferior ajustado, la
parte de control 10a controla la válvula de
super-refrigeración accionada con motor EV2 para
ajustar exactamente la cantidad del refrigerante que fluye a través
de los tubos de derivación 33 y 24, de manera que se puede realizar
un control óptimo de la temperatura de descarga.
La parte de cálculo de la temperatura de
descarga objetiva 10c calcula la temperatura de descarga objetiva.
Tk, adecuada a las condiciones o situación de funcionamiento
(operación de refrigeración/operación de calefacción, frecuencia de
la operación del compresor, etc.), sobre la base de la temperatura
de condensación, Tc, la temperatura de evaporación, y la apertura
de la válvula de super-refrigeración accionada con
motor EV2. Luego, sobre la base de la temperatura de descarga
objetiva Tk obtenida, la parte de control 10a controla la apertura
de la válvula principal accionada con motor EV1. El control de la
válvula principal accionada con motor combinado con el control de
la válvula de super-refrigeración accionada con
motor EV2 hace posible controlar con exactitud la temperatura de
descarga del compresor 1.
Segunda forma de
realización
La figura 4 es un diagrama de circuitos que
muestra una construcción esquemática de un acondicionador de aire
del tipo de bomba de calor que sirve como un dispositivo de
refrigeración de una segunda forma de realización de la presente
invención. A excepción de los sensores de temperatura 24, 25 y de la
operación del dispositivo de control 10, el acondicionador de aire
de la segunda forma de realización tiene la misma construcción que
el acondicionador de aire de la primera forma de realización. Por lo
tanto, las mismas partes constituyentes del acondicionador de aire
de la segunda forma de realización que las partes constituyentes del
acondicionador de aire de la primera forma de realización se
designan por los mismos números de referencia y se omite su
descripción aquí.
Como se muestra en la figura 4, el
acondicionador de aire tiene un sensor de temperatura 24 dispuesto
sobre el intercambiador de calor exterior 3 y que sirve como un
sensor de temperatura de salida del evaporador y un sensor de
temperatura 25 dispuesto en el intercambiador de calor interno 5 y
que sirve como un sensor de temperatura de salida del evaporador.
Los sensores de temperatura 24 y 25 están instalados sobre el
intercambiador de calor externo 3 y el intercambiador de calor
interno 5, respectivamente, de tal manera que los sensores de
temperatura 24 y 25 están dispuestos dentro de 1/3 de la longitud
total de los intercambiadores de calor desde su lado de gas.
La sección de control 10 está constituida por un
microordenador, un circuito de entrada/salida, etc., y tiene una
parte de control 10a que controla el compresor 1, la válvula
principal accionada con motor EV1, y la válvula de derivación
accionada con motor EV2, una parte de determinación de la
temperatura de descarga 10b que compara la temperatura de descarga
detectada por el sensor de temperatura 21 con un valor límite
superior ajustado y un valor límite inferior ajustado, una parte de
cálculo de la temperatura de descarga objetiva 10c que calcula una
temperatura de descarga objetiva, sobre la base de una temperatura
de descarga, una temperatura de condensación y una temperatura de
evaporación detectada por los sensores de temperatura
21-23, y una parte de cálculo de la temperatura de
salida del evaporador objetiva 10d que calcula una temperatura de
salida del evaporador objetiva, sobre la base de la temperatura de
evaporación detectada por el sensor de temperatura 22 ó 23.
En el acondicionador de aire que tiene la
construcción, la operación de la sección de control 10 es similar a
la del acondicionador de aire en las etapas S1-S4 y
S11-S13 del diagrama de flujo de la figura 2 del
acondicionador de aire de la primera forma de realización, pero
difiere del acondicionador de aire de la primera forma de
realización solamente en las etapas S5-S7. La figura
5 muestra un diagrama de flujo de la operación solamente en las
etapas que difieren del acondicionador de aire de la primera forma
de realización.
Después de que la temperatura de descarga
objetiva, Tk, ha sido calculada en la etapa S4 de la figura 2, se
detecta la temperatura de salida del evaporador, Ts, en la etapa S21
de la figura 5. En este caso, en la operación de refrigeración, el
sensor de temperatura 25 detecta la temperatura del refrigerante en
el lado de salida del intercambiador de calor interior 5 que sirve
como el evaporador. En la operación de calefacción, el sensor de
temperatura 24 detecta la temperatura del refrigerante en el lado de
salida del intercambiador de calor exterior 3 que sirve como el
evaporador.
Después en la etapa S22, la parte de cálculo de
la temperatura de salida del evaporador objetiva 10d calcula una
temperatura de salida del evaporador objetiva, Tj. La temperatura de
salida del evaporador objetiva. Tj, se halla utilizando una
ecuación mostrada a continuación:
Tj =
temperatura de evaporación Te +
A
en la que A se determina por una
tabla preparada de acuerdo con las condiciones de operación para la
operación de refrigeración/calefacción y la frecuencia de operación
del
compresor.
Luego en la etapa S23, se determina si la
temperatura de descarga, Td, es mayor que la temperatura de descarga
objetiva, Tk. Si se determina que la temperatura de descarga, Td,
es mayor que la temperatura de descarga objetiva, Tk, el programa
pasa a la etapa s24. Por otra parte, si se determina que la
temperatura de descarga, Td, no es mayor que la temperatura de
descarga objetiva Tk, el programa pasa a la etapa S28.
Después en la etapa S24, se determina si la
temperatura de salida del evaporador, Ts, es mayor que la
temperatura de salida del evaporador objetiva, Tj. Si se determina
que la temperatura de salida del evaporador, Ts, es mayor que la
temperatura de salida del evaporador objetiva, Tj, el programa pasa
a la etapa S25, en la que de acuerdo con una instrucción de la
parte de control 10a, se abre la válvula principal accionada con
motor adicionalmente en una cantidad predeterminada a partir de una
apertura actual. Por otra parte, si se determina en la etapa 24 que
la temperatura de salida del evaporador, Ts, no es mayor que la
temperatura de salida del evaporador objetiva, Tj, el programa pasa
a la etapa S26, en la que de acuerdo con una instrucción de la parte
de control 10a, se cierra la válvula principal accionada con motor
EV1 en una cantidad dada desde la apertura actual y en la etapa
S27, se abre la válvula de derivación accionada con motor EV2
adicionalmente en una cantidad dada a partir de una apertura
actual. Después el programa retorna a la etapa S1 de la figura
2.
Se determina en la etapa S28 si la temperatura
de salida del evaporador, Ts, es mayor que la temperatura de salida
del evaporador objetiva, Tj. Si se determina que la temperatura de
salida del evaporador Ts no es mayor que la temperatura de salida
del evaporador objetiva, Tj, el programa pasa a la etapa S29, en la
que de acuerdo con una instrucción de la parte de control 10aa, se
cierra la válvula principal accionada con motor EV1 en una cantidad
dada a partir de la apertura actual. Por otra parte, si se determina
en la etapa S28 que la temperatura de salida del evaporador, Ts,
excede la temperatura de salida del evaporador objetiva, Tj, el
programa pasa a la etapa S39, en la que bajo el control de la parte
de control 10aa, se abre la válvula principal accionada con motor
EV1 adicionalmente desde la apertura actual en una cantidad dada y
en la etapa S31, se cierra la válvula de derivación accionada con
motor EV2 en una cantidad dada desde la apertura actual. Después del
programa retorna a la etapa S1 de la figura 2.
Como es evidente a partir de lo anterior, el
acondicionador de aire tiene ventajas similares a las ventajas del
acondicionador de aire de la primera forma de realización.
Adicionalmente, debido a la utilización de la temperatura de salida
del evaporador para el control de la temperatura de descarga del
compresor 1, el acondicionador de aire tiene capacidad de control
mejorada de la cantidad del refrigerante que fluye a través del
tubo de derivación, es decir, capacidad de control mejorada del
grado de super-refrigeración.
\newpage
Aunque el acondicionador de aire ha sido
descrito como el dispositivo de refrigeración en la primera y
segunda formas de realización, la presente invención es aplicable a
otros tipos de dispositivos de refrigeración.
Aunque el acondicionador de aire que utiliza el
refrigerante R32 ha sido descrito en la primera y segunda formas de
realización, el refrigerante utilizado para el dispositivo de
refrigeración no está limitado al refrigerante R32, sino que se
puede utilizar un refrigerante mixto que contiene R32 al menos en un
70% en peso para ello. Por ejemplo, es posible utilizar un
refrigerante mixto formado por el refrigerante R32 y CO_{2},
siendo el contenido de R32 entre 70% en peso y 90% en peso
inclusive, un refrigerante mixto de R32 y R22, siendo el contenido
de R32 entre 70% en peso y 90% en peso inclusive o similar.
En la primera y segunda formas de realización,
los acondicionadores de aire que tienen el circuito de refrigerante
y el circuito de super-refrigeración mostrados en
las figuras 1 y 4 se han descrito como el dispositivo de
refrigeración. Sin embargo, la construcción del dispositivo de
refrigeración no está limitada a los acondicionadores de aire
mostrados en las figuras 1 y 4. Por ejemplo, se puede utilizar un
dispositivo de refrigeración que tiene una construcción como se
muestra en la figura 6, en la que el circuito de puente se ha
eliminado de la figura 1. En este caso, la válvula de
super-refrigeración accionada con motor EV2 se abre
solamente en la operación de calefacción para derivar el
refrigerante. Además, el dispositivo de refrigeración puede tener
una construcción como se muestra en la figura 7, en la que se
utilizan una válvula accionada por solenoide 61 y una capilaridad
62 como los medios de reducción de la presión de
super-refrigeración, en lugar de la válvula de
super-refrigeración accionada con motor de la figura
1. Además, como se muestra en la figura 8, el dispositivo de
refrigeración puede tener un circuito de inyección para inyectar un
gas refrigerante desde el intercambiador de calor de
super-refrigeración 11 dentro de una porción de
presión intermedia de un compresor 71 a través de un tubo de
derivación 35. En las figuras 6 a 8, las mismas partes constituyente
que se muestra en la figura 1 se designan por los mismos números de
referencia.
Tercera forma de
realización
La figura 9 muestra un circuito de refrigerante
de un acondicionador de aire que es una tercera forma de realización
del dispositivo de refrigeración de la presente invención. En la
tercera forma de realización, se utiliza el refrigerante R32. La
tercera forma de realización tiene un circuito de refrigerante que
tiene un compresor 101, una válvula selectora de cuatro pasos 104,
un intercambiador de calor externo 102, una válvula de expansión
103, una válvula 126, un intercambiador de calor interior 105, una
válvula 125, un separador de gas - líquido 106, y un acumulador
107 conectados de forma secuencial. Una unidad exterior 121 que
tiene el intercambiador de calor exterior 102 está conectada a una
unidad interior 122 a través de una tubería de conexión.
La tercera forma de realización tiene una
sección de control 108 proporcionada por un microordenador. La
sección de control 108 está conectada a un sensor de temperatura
113 montado sobre una tubería en el lado de aspiración del
compresor 101, un sensor de temperatura 112, montado sobre un tubo
en el lado de descarga del compresor, un sensor de temperatura 117
montado en el intercambiador de calor exterior 102, un sensor de
temperatura 115 montado sobre el intercambiador de calor interior
105, un sensor de temperatura 111 que detecta una temperatura
exterior, y un sensor de temperatura 116 que detecta una temperatura
interior.
La operación de la sección de control 108 de la
tercera forma de realización se describirá a continuación con
referencia a la figura 10. Inicialmente en la etapa S101, se
determina en la etapa S101 si el acondicionador de aire utiliza el
refrigerante R32. Si se determina que el acondicionador de aire
utiliza el refrigerante R32, el programa pasa a la etapa S102. Si
el acondicionador de aire utiliza el refrigerante R32 se puede
determinar sobre la base de la información introducida con
antelación. Si se determina que el acondicionador de aire no
utiliza el refrigerante R32, el programa pasa a la etapa S105, en la
que se ejecuta continuamente un control convencional. El "control
convencional" significa un control del compresor 101 y de la
válvula de expansión 103 sobre la base de una temperatura del tubo
de descarga, Tdis, obtenida a partir del sensor de temperatura
112.
En la etapa S102, se determina si la temperatura
del tubo de descarga, Tdis, es igual o mayor que un valor
predeterminado dentro del intervalo de 135ºC-125ºC.
Si se determina que la temperatura del tubo de descarga, Tdis, es
igual o mayor que el valor predeterminado, el programa pasa a la
etapa S103. Por otra parte, si se determina que la temperatura del
tubo de descarga, Tdis, es menor que el valor predeterminado, el
programa pasa a la etapa S105.
En la etapa S103, se detecta un supercalor SH
(ver la figura 13), de manera que se detecta la sequedad del
refrigerante en el lado de aspiración del compresor 101. Es decir,
que se detecta el supercalor SH que es la diferencia entre una
temperatura, Tsuc, del compresor 101 en su lado de aspiración
obtenida a partir del sensor de temperatura 113 y la temperatura
del evaporador obtenida a partir del sensor de temperatura 117 ó
115 (temperatura, Tin, del intercambiador de calor interior 105 en
la operación de refrigeración). Entonces se realiza una operación
de incremento del número de revoluciones del compresor 101 y/o una
operación de apertura de la válvula de expansión 103 para
incrementar el supercalor SH para incrementar de esta manera la
humedad. Por lo tanto, la temperatura del refrigerante del
compresor en su lado de descarga se reduce para evitar el deterioro
de la fiabilidad y la actuación.
Posteriormente, el programa pasa a la etapa S104
en la que se determina si el supercalor SH es igual o mayor que un
valor predeterminado dentro del intervalo de
0,85-0,75. Si se determina que el supercalor SH es
igual o mayor que el valor predeterminado, el programa pasa a la
etapa S105, en la que se ejerce continuamente el control
convencional.
Por otra parte, si se determina que el
supercalor SH es menor que el valor predeterminado (humedad
excesiva) dentro del intervalo de 0,85-0,75, el
programa pasa a la etapa S106, en la que se reduce el número de
revoluciones del compresor 101, de manera que se reduce la cantidad
de circulación del refrigerante. Actuando de esta manera, se
incrementa el supercalor SH en un valor predeterminado y, por lo
tanto, se reduce de acuerdo con ello la humedad, de modo que se
mantiene la sequedad del refrigerante en un valor apropiado
(0,85-0,75).
Posteriormente, el programa pasa a la etapa
S107, en la que se ejecuta el procesamiento de las etapas S103 y
S104, y se realiza una operación de reducción de la temperatura del
tubo de descarga. Si el supercalor es menor que el valor adecuado
(0,85-0,75), el programa retorna a la etapa S106, en
la que se incrementa el supercalor. Por otra parte, si se determina
en la etapa S107que el supercalor es mayor que el valor adecuado
(0,85-0,75), el programa retorna a la etapa S108, en
la que la válvula de expansión 103 es regulada para reducir el
supercalor y, por lo tanto, para incrementar la humedad para reducir
de esta manera la temperatura del tubo de descarga, Tdis. Después
el programa pasa a la etapa S109.
En la etapa S109, se realiza la operación de las
etapas S103 y S104. Es decir, que se reduce la temperatura del tubo
de descarga realizando la operación de descarga del supercalor SH.
Luego el programa pasa a la etapa S105, si el supercalor SH es
igual o mayor que el valor predeterminado (en el intervalo de
0,85-0,75, con el que se obtiene una fiabilidad
suficiente. Si el supercalor SH no ha alcanzado el valor
predeterminado, el programa pasa a la etapa S106, en la que se
realiza de nuevo la operación de incremento del supercalor.
Como se ha descrito anteriormente, en la tercera
forma de realización, cuando la temperatura del tubo de descarga
alcanza el valor predeterminado o más, se reduce el supercalor SH
para incrementar la humedad y reducir la temperatura del tubo de
descarga (etapas S102, S103). Luego si se determina que el
supercalor SH es corto, para incrementar la sequedad, se reduce el
número de revoluciones del compresor 101 para incrementar el
supercalor SH hasta un valor adecuado (0,85-0,75),
en el que la fiabilidad del compresor 101 está suficientemente
asegurada.
Debido al control, se puede reducir la
temperatura de descarga reduciendo la sequedad (supercalor) del
refrigerante R32, aspirado por el compresor 101, para caer dentro
del rango en el que la fiabilidad del compresor 101 está
suficientemente asegurada. Se realiza de esta manera un ahorro de
energía y un GWP bajo evitando al mismo tiempo la reducción de la
fiabilidad (reducción de la lubricación del compresor, desgaste, y
similares) y del rendimiento (rendimiento a baja temperatura en la
operación de calefacción).
En esta tercera forma de realización, aunque el
valor adecuado de la sequedad (supercalor) está ajustado al
intervalo de 0,85-0,75, su valor adecuado se puede
ajustar a un intervalo no menor que 0,65, 0,70 ó 0,75. En la
tercera forma de realización, aunque el compresor 101 y la válvula
de expansión 103 se controlan sobre la base del supercalor, el
compresor y la válvula de expansión se pueden controlar sobre la
base de la temperatura del tubo de descarga del compresor o un
grado de sub-refrigeración (SC). Aunque en la
tercera forma de realización se utiliza el refrigerante que consta
solamente de R32, se pueden obtener efectos similares incluso en el
caso de que se utilice un refrigerante mixto que contiene R32 al
menos 70% en peso.
Es decir, que un refrigerante mixto que contiene
R32 al menos en un 70% en peso proporciona una
pseudo-zeotropía, que permite al refrigerante R32
mostrar sus ventajas (ahorro de energía y GWP bajo) sobre el
refrigerante R22.
Los compresores incluyen compresores del tipo de
campana de alta presión y compresores del tipo de campana de baja
presión. El "tipo de campana de alta presión" es un tipo de un
compresor, en el que un motor compresor está colocado en una
atmósfera de alta presión de un gas de descarga o similar, mientras
que el "tipo de campana de baja presión" es un tipo de un
compresor, en el que un motor compresor está colocado en una
atmósfera de baja presión de un gas o un líquido a baja presión. La
temperatura de descarga del compresor de tipo de campana de baja
presión es entre 15ºC y 20ºC menor que la temperatura de descarga
del compresor de tipo de campana de alta presión. De acuerdo con
ello, en el caso de que se adopte el compresor del tipo de campana
de baja presión en el acondicionador de aire que adopta el
refrigerante R32, la sequedad del refrigerante aspirado por el
compresor se ajusta a 0,65-0,95 para controlar la
temperatura de descarga del compresor a 60ºC-70ºC.
Actuando de esta manera, es posible realizar un acondicionador de
aire de ahorro de energía, de GWP bajo y de bajo coste que evita el
deterioro en la fiabilidad y la actuación del compresor.
En la tercera forma de realización, la parte de
control 108 puede estar constituida para controlar el grado de
sobrecalentamiento en la salida del intercambiador de calor interior
105 que sirve como el evaporador para incrementar de esta manera la
humedad del refrigerante en la salida del intercambiador de calor
interior 105 y para prevenir la condensación en un rotor de
ventilador del intercambiador de calor interior 105. El control de
la prevención de la condensación se puede aplicar a un casi en el
que se utiliza un refrigerante mixto que contiene 50% en peso de
R32 y 50% en peso de R125 así como un caso en el que se utiliza
R407C (R32/R125/R134aa: 23/25/52% en peso).
Claims (4)
1. Un dispositivo de refrigeración, que
comprende:
un circuito de refrigeración que tiene un
compresor (1), un condensador (3 ó 5), un medio principal de
reducción de la presión (EV1), y un evaporador (5 ó 3) conectados
en un circuito;
un intercambiador de calor (11) de
super-refrigeración dispuesto entre el condensador
(3 ó 5) y el medio principal de reducción de la presión (EV1);
un tubo de derivación (33, 34), por el que un
lado de gas del circuito de refrigerante y un lado de líquido de
mismo se conectan a través del intercambiador de calor (11) de
super-refrigeración;
un medio reductor de la presión de
super-refrigeración que está dispuesto en el tubo de
derivación (33, 34) aguas arriba del intercambiador de calor (11)
de super-refrigeración;
una sensor de temperatura de descarga (21) que
detecta una temperatura de descarga del compresor (1);
una parte de determinación de la temperatura de
descarga (10b) que determina la temperatura de descarga detectada
por el sensor de temperatura de descarga (21); y
una parte de control (10a) que controla el medio
de reducción de la presión de super-refrigeración
sobre la base de un resultado de la determinación realizada por la
parte de determinación de la temperatura de descarga (10), para
controlar una cantidad del refrigerante que fluye a través del tubo
de derivación,
caracterizado porque
el dispositivo de refrigeración utiliza un
refrigerante R32 o un refrigerante mixto que contiene el
refrigerante R32 al menos en el 70% en peso;
el medio de reducción de la presión de
super-refrigeración comprende una válvula de
super-refrigeración (EV2) accionada con motor;
el dispositivo de refrigeración comprende,
además:
un sensor de temperatura de condensación (22 ó
23) que detecta una temperatura de condensación del condensador (3
ó 5);
un sensor de temperatura de evaporación (23 ó
22) que detecta una temperatura de evaporación del evaporador
(5 ó 3); y
(5 ó 3); y
una parte de cálculo de la temperatura de
descarga objetiva (10c) que calcula una temperatura de descarga
objetiva, sobre la base de la temperatura de condensación detectada
por el sensor de temperatura de condensación (22 ó 23), la
temperatura de evaporación detectada por el sensor de temperatura de
evaporación (23 ó 22) y una apertura de la válvula de
super-refrigeración (EV2) accionada con motor; y
la parte de control (10a) controla el medio
principal de reducción de la presión (EV1) para permitir que la
temperatura de descarga del compresor (1) alcance la temperatura de
descarga objetiva.
2. Un dispositivo de refrigeración, que
comprende:
un circuito de refrigeración que tiene un
compresor (1), un condensador (3 ó 5), un medio principal de
reducción de la presión (EV1), y un evaporador (5 ó 3) conectados
en un circuito;
un intercambiador de calor (11) de
super-refrigeración dispuesto entre el condensador
(3 ó 5) y el medio principal de reducción de la presión (EV1);
un tubo de derivación (33, 34), por el que un
lado de gas del circuito de refrigerante y un lado de líquido de
mismo se conectan a través del intercambiador de calor (11) de
super-refrigeración;
un medio reductor de la presión de
super-refrigeración que está dispuesto en el tubo de
derivación (33, 34) aguas arriba del intercambiador de calor (11)
de super-refrigeración;
una sensor de temperatura de descarga (21) que
detecta una temperatura de descarga del compresor (1);
una parte de determinación de la temperatura de
descarga (10b) que determina la temperatura de descarga detectada
por el sensor de temperatura de descarga (21); y
una parte de control (10a) que controla el medio
de reducción de la presión de super-refrigeración
sobre la base de un resultado de la determinación realizada por la
parte de determinación de la temperatura de descarga (10), para
controlar una cantidad del refrigerante que fluye a través del tubo
de derivación,
caracterizado porque
el dispositivo de refrigeración utiliza un
refrigerante R32 o un refrigerante mixto que contiene el
refrigerante R32 al menos en el 70% en peso;
el medio de reducción de la presión de
super-refrigeración comprende una válvula accionada
por solenoide (61) y una capilaridad (62);
el dispositivo de refrigeración comprende,
además:
un sensor de temperatura de condensación (22 ó
23) que detecta una temperatura de condensación del condensador (3
ó 5);
un sensor de temperatura de evaporación (23 ó
22) que detecta una temperatura de evaporación del evaporador
(5 ó 3); y
(5 ó 3); y
una parte de cálculo de la temperatura de
descarga objetiva (10c) que calcula una temperatura de descarga
objetiva, sobre la base de la temperatura de condensación detectada
por el sensor de temperatura de condensación (22 ó 23), la
temperatura de evaporación detectada por el sensor de temperatura de
evaporación (23 ó 22) y una apertura de la válvula accionada por
solenoide (61); y
la parte de control (10a) controla el medio
principal de reducción de la presión (EV1) para permitir que la
temperatura de descarga del compresor (1) alcance la temperatura de
descarga objetiva.
3. Un dispositivo de refrigeración de acuerdo
con la reivindicación 1 ó 2, en el que la parte de determinación de
la temperatura de descarga (10b) determina que la temperatura de
descarga excede un valor límite superior ajustado, la parte de
control (10a) controla 4 el medio de reducción de la presión de
super-refrigeración para incrementar la cantidad de
refrigerante que fluye a través del tubo de derivación (33, 34), y
para reducir la cantidad del refrigerante que fluye a través del
tubo de derivación (33, 34) cuando la parte de determinación de la
temperatura de descarga (10b) determina que la temperatura de
descarga es menor que un valor límite inferior ajustado.
4. Dispositivo de refrigeración de acuerdo con
la reivindicación 1 ó 2, que comprende, además, un sensor de
temperatura de salida del evaporador (25 ó 24) que detecta una
temperatura en una salida del evaporador (5 ó 3),
en el que la parte de control (10a) controla el
medio principal de reducción de la presión (EV1) y el medio de
reducción de la presión de super-refrigeración,
sobre la base de la temperatura de descarga objetiva calculada por
la parte de cálculo de la temperatura de descarga objetiva (10c) y
la temperatura en la salida del evaporador detectada por el sensor
de la temperatura de salida (25 ó 24) del evaporador.
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