ES2913802T3 - Aparato de ciclo de refrigeración - Google Patents

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Daisuke Ito
Shin Nakamura
Shun Kato
Akira Ishibashi
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Abstract

Aparato de ciclo de refrigeración (1) que comprende: un circuito de refrigerante (2) que incluye un compresor (4), un condensador (5, 7), un dispositivo de reducción de presión (6), y un evaporador (5, 7); y un controlador (3) configurado para controlar el circuito de refrigerante (2), en el que refrigerante que circula a través del circuito de refrigerante (2) es refrigerante que contiene propano o propileno, el evaporador (5, 7) tiene un tubo de transferencia de calor en el que fluye refrigerante, se proporciona un sensor de temperatura de orificio de refrigerante (22, 23) para detectar la temperatura de refrigerante en un orificio de entrada del evaporador (5, 7), se proporciona un sensor de temperatura interior (24, 25) para detectar la temperatura de refrigerante en el tubo de transferencia de calor del evaporador (5, 7), caracterizado porque, en el evaporador (5, 7), la longitud del tubo de transferencia de calor entre el orificio de entrada del evaporador (5, 7) y el sensor de temperatura interior (24, 25) es superior o igual al 66% de la longitud del tubo de transferencia de calor entre el orificio de entrada del evaporador (5, 7) y un orificio de salida del evaporador (5, 7), e inferior o igual al 88% de la longitud del tubo de transferencia de calor entre el orificio de entrada y el orificio de salida, estando el controlador (3) configurado para establecer un grado de sobrecalentamiento de refrigerante en un orificio de entrada del compresor (4) para ser un valor superior o igual a 10 grados controlando el grado de apertura del dispositivo de reducción de presión (6) , y estando el controlador (3) configurado para controlar el grado de apertura del dispositivo de reducción de presión (6) de modo que la temperatura de refrigerante detectada por el sensor de temperatura interior (24, 25) es mayor que la temperatura de refrigerante detectada por el sensor de temperatura de orificio de refrigerante (22, 23).

Description

DESCRIPCIÓN
Aparato de ciclo de refrigeración
Campo técnico
La presente invención se refiere a un aparato de ciclo de refrigeración dotado de un circuito de refrigerante que incluye un compresor, un condensador, un dispositivo de reducción de presión y un evaporador.
Técnica anterior
Convencionalmente, se han conocido aparatos de aire acondicionado que usan refrigerantes R290, es decir propano, con un pequeño potencial de calentamiento (GWP) como refrigerantes en circuitos de refrigerante con el fin de reducir la influencia sobre el calentamiento global (véase, por ejemplo, el documento de patente 1 ). Lista de referencias
Bibliografía de patentes
[PTL 1] Documento JP 2001-227822 A
Sumario de la invención
Problema técnico
En el aparato de aire acondicionado convencional descrito en el documento de patente 1, se usa propano que tiene combustibilidad como refrigerante. Por tanto, se requiere reducir la cantidad del refrigerante en el aparato de aire acondicionado hasta el punto de que la concentración del refrigerante en aire sea menor que un límite inferior de la concentración de combustible, aunque se experimenten fugas del refrigerante en una sala. Sin embargo, a medida que la cantidad del refrigerante en el aparato de aire acondicionado disminuye, el coeficiente de rendimiento (COP) del aparato de aire acondicionado se degrada.
La presente invención se ha realizado para resolver el problema descrito anteriormente y tiene el objetivo de obtener un aparato de ciclo de refrigeración que pueda reducir la cantidad de refrigerante al tiempo que suprime la degradación del coeficiente de rendimiento.
Solución al problema
La invención se expone en el conjunto de reivindicaciones adjuntas.
Efectos ventajosos de la invención
Con el aparato de ciclo de refrigeración según la presente invención, puede reducirse la cantidad de refrigerante en el circuito de refrigerante al tiempo que se suprime la degradación del coeficiente de rendimiento del aparato de ciclo de refrigeración.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es un diagrama que representa una configuración de un aparato de ciclo de refrigeración según una primera realización que no es según la presente invención.
La figura 2 es un gráfico que representa una relación entre el grado de sobrecalentamiento de refrigerante en un orificio de entrada de un compresor mostrado en la figura 1 y la tasa de disminución de una cantidad requerida de refrigerante en el circuito de refrigerante con respecto a una cantidad de refrigerante permisible.
La figura 3 es un gráfico que representa una relación entre el grado de sobrecalentamiento de succión del compresor y coeficientes de rendimiento derivados de manera teórica para refrigerante R290, refrigerante R32 y refrigerante R410A, respectivamente, usados como refrigerante en el circuito de refrigerante mostrado en la figura 1.
La figura 4 es un gráfico que representa una relación entre el grado de sobrecalentamiento de succión de un compresor de un aparato de ciclo de refrigeración según una segunda realización que no es según la presente invención y la tasa de disminución de un coeficiente de rendimiento según la segunda realización con respecto a la de un ejemplo comparativo en el que se usa refrigerante R32 como refrigerante en un circuito de refrigerante. La figura 5 es un diagrama que representa una configuración de un aparato de ciclo de refrigeración según una cuarta realización según la presente invención.
La figura 6 es un diagrama que representa una configuración de un aparato de ciclo de refrigeración según una quinta realización que no es según la presente invención.
Descripción de realizaciones
A continuación, se describirán realizaciones según la presente invención con referencia a los dibujos.
Primera realización (no es según la invención)
La figura 1 es un diagrama que representa una configuración de un aparato de ciclo de refrigeración según una primera realización que no es según la presente invención. En la figura 1, un aparato de ciclo de refrigeración 1 incluye un circuito de refrigerante 2, en el que puede circular refrigerante; y un controlador 3 que controla el circuito de refrigerante 2. En la realización, el aparato de ciclo de refrigeración 1 es un aparato de aire acondicionado. Además, en la realización, se usa propano, que es refrigerante R290, como refrigerante en el circuito de refrigerante 2.
El circuito de refrigerante 2 incluye un compresor 4, un primer intercambiador de calor 5, una válvula de expansión 6, un segundo intercambiador de calor 7 y una válvula de cuatro vías 8. En la realización, el compresor 4, el primer intercambiador de calor 5, la válvula de expansión 6 y la válvula de cuatro vías 8 se proporcionan en una unidad de exterior, y el segundo intercambiador de calor 7 se proporciona en una unidad de interior.
Cada uno del primer intercambiador de calor 5 y el segundo intercambiador de calor 7 está conectado a la válvula de cuatro vías 8 a través de un tubo refrigerante de lado de gas 9. Un trayecto de refrigerante de lado de gas para guiar refrigerante gaseoso está formado en cada uno de la válvula de cuatro vías 8 y el tubo refrigerante de lado de gas 9. Según la configuración anteriormente descrita, cada uno del primer intercambiador de calor 5 y el segundo intercambiador de calor 7 está conectado al compresor 4 a través del trayecto de refrigerante de lado de gas. En la realización, el diámetro interno del trayecto de refrigerante de lado de gas es de 7,92 mm o más y de 14,28 mm o menos. Además, en la realización, la longitud del trayecto de refrigerante de lado de gas desde el primer intercambiador de calor 5 hasta el segundo intercambiador de calor 7 es de 5 m o menos.
Además, cada uno del primer intercambiador de calor 5 y el segundo intercambiador de calor 7 está conectado a la válvula de expansión 6 a través de un tubo refrigerante de lado de líquido 10. Un trayecto de refrigerante de lado de líquido para guiar refrigerante líquido está formado en el tubo refrigerante de lado de líquido 10. Según la configuración anteriormente descrita, cada uno del primer intercambiador de calor 5 y el segundo intercambiador de calor 7 está conectado a la válvula de expansión 6 a través del trayecto de refrigerante de lado de líquido. En la realización, el diámetro interno del trayecto de refrigerante de lado de líquido es de 4,75 mm o más y de 11,1 mm o menos. Además, en la realización, la longitud del trayecto de refrigerante de lado de líquido desde el primer intercambiador de calor 5 hasta el segundo intercambiador de calor 7 es de 5 m o menos.
En el circuito de refrigerante 2, se realiza un procedimiento de ciclo de refrigeración, en el que circula refrigerante a través del compresor 4, el primer intercambiador de calor 5, la válvula de expansión 6 y el segundo intercambiador de calor 7 mientras cambia de fase, según un funcionamiento del compresor 4.
La unidad de exterior está dotada de un primer ventilador 11 que envía de manera forzada aire de exterior al primer intercambiador de calor 5. La unidad de interior está dotada de un segundo ventilador 12 que envía de manera forzada aire de interior al segundo intercambiador de calor 7. Además, cada uno del primer intercambiador de calor 5 y el segundo intercambiador de calor 7 incluye un tubo de transferencia de calor en el que fluye refrigerante.
En el primer intercambiador de calor 5, se realiza intercambio de calor entre refrigerante que fluye en el tubo de transferencia de calor del primer intercambiador de calor 5 y una corriente de aire de exterior generada por un funcionamiento del primer ventilador 11. En el segundo intercambiador de calor 7, se realiza intercambio de calor entre refrigerante que fluye en el tubo de transferencia de calor del segundo intercambiador de calor 7 y una corriente de aire de interior generada por un funcionamiento del segundo ventilador 12. En la realización, el diámetro interno del tubo de transferencia de calor de cada uno del primer intercambiador de calor 5 y el segundo intercambiador de calor 7 es de 5 mm.
El compresor 4 comprime refrigerante gaseoso. En el compresor 4, se usa aceite basado en polialquilenglicol (PAG) que tiene un enlace éter, aceite basado en polioléster (POE) que tiene un enlace éster o similar como lubricante.
La válvula de expansión 6 es un dispositivo de reducción de presión que hace que el refrigerante líquido se expanda y de ese modo reduce la presión del refrigerante. Según el funcionamiento anteriormente descrito, en un orificio de salida de refrigerante de la válvula de expansión 6, el refrigerante está en un estado bifásico de gas-líquido. La válvula de expansión 6 es una válvula de expansión eléctrica que puede controlar una velocidad de flujo de refrigerante. La velocidad de flujo de refrigerante que fluye a través de la válvula de expansión 6 se controla según un grado de apertura de la válvula de expansión 6.
El funcionamiento del aparato de ciclo de refrigeración 1 puede conmutarse entre una operación de enfriamiento y una operación de calentamiento. La válvula de cuatro vías 8 es una válvula electromagnética que conmuta el sentido de flujo de refrigerante que fluye en un trayecto de refrigerante de lado de gas en respuesta a la operación de conmutación en el aparato de ciclo de refrigeración 1 entre la operación de enfriamiento y la operación de calentamiento. La válvula de cuatro vías 8, durante la operación de enfriamiento, conduce refrigerante desde el compresor 4 hasta el primer intercambiador de calor 5, y conduce refrigerante desde el segundo intercambiador de calor 7 hasta el compresor 4. Además, la válvula de cuatro vías 8, durante la operación de calentamiento, conduce el refrigerante desde el compresor 4 hasta el segundo intercambiador de calor 7, y conduce el refrigerante desde el primer intercambiador de calor 5 hasta el compresor 4. En la figura 1, el sentido de flujo de refrigerante durante la operación de enfriamiento se muestra mediante una flecha continua y el sentido de flujo de refrigerante durante la operación de calentamiento se muestra mediante una flecha discontinua.
El controlador 3 controla la válvula de cuatro vías 8 y, de ese modo, conmuta entre la operación de enfriamiento y la operación de calentamiento del aparato de ciclo de refrigeración 1. Además, el controlador 3 activa el compresor 4 y, de ese modo, inicia un funcionamiento del circuito de refrigerante 2. El controlador 3 inicia el funcionamiento del circuito de refrigerante 2 en un estado en el que la válvula de expansión 6 está completamente abierta.
Durante la operación de enfriamiento del aparato de ciclo de refrigeración 1, refrigerante gaseoso comprimido por el compresor 4 se envía al primer intercambiador de calor 5 a través de un trayecto de refrigerante de lado de gas. En el primer intercambiador de calor 5, se radia calor desde el refrigerante que fluye en el tubo de transferencia de calor hacia aire de exterior y, de ese modo, se condensa el refrigerante. Después, el refrigerante condensado se envía a la válvula de expansión 6 a través del trayecto de refrigerante de lado de líquido. En la válvula de expansión 6, se reduce la presión del refrigerante líquido y el refrigerante líquido se convierte en refrigerante en un estado bifásico de gas-líquido. El refrigerante con la presión reducida por la válvula de expansión 6 se envía al segundo intercambiador de calor 7 a través del trayecto de refrigerante de lado de líquido. Después, el refrigerante con la presión reducida absorbe calor a partir de aire de interior en el segundo intercambiador de calor 7 y se evapora. El refrigerante evaporado vuelve al compresor 4 a través del trayecto de refrigerante de lado de gas. Tal como se describió anteriormente, durante la operación de enfriamiento del aparato de ciclo de refrigeración 1, el primer intercambiador de calor 5 funciona como condensador y el segundo intercambiador de calor 7 funciona como evaporador.
Durante la operación de calentamiento del aparato de ciclo de refrigeración 1, refrigerante gaseoso comprimido por el compresor 4 se envía al segundo intercambiador de calor 7 a través del trayecto de refrigerante de lado de gas. En el segundo intercambiador de calor 7, se radia calor desde el refrigerante que fluye en el tubo de transferencia de calor hacia aire de interior y, de ese modo, se condensa el refrigerante. Después, el refrigerante condensado se envía a la válvula de expansión 6 a través del trayecto de refrigerante de lado de líquido. En la válvula de expansión 6, se reduce la presión del refrigerante líquido y el refrigerante líquido se convierte en refrigerante en un estado bifásico de gas-líquido. El refrigerante con la presión reducida por la válvula de expansión 6 se envía al primer intercambiador de calor 5 a través del trayecto de refrigerante de lado de líquido. Después, el refrigerante con la presión reducida absorbe calor a partir de aire de exterior en el primer intercambiador de calor 5 y se evapora. El refrigerante vaporado vuelve al compresor 4 a través del trayecto de refrigeración de lado de gas. Tal como se describió anteriormente, durante la operación de calentamiento del aparato de ciclo de refrigeración 1, el primer intercambiador de calor 5 funciona como evaporador y el segundo intercambiador de calor 7 funciona como condensador.
En el orificio de entrada para refrigerante del compresor 4, está dispuesto un sensor de temperatura de succión 21 para detectar la temperatura de refrigerante. En un orificio de refrigerante en el lado de válvula de expansión 6 del primer intercambiador de calor 5, un primer sensor de temperatura de orificio de refrigerante 22 para detectar la temperatura de refrigerante. El orificio de refrigerante en el lado de válvula de expansión 6 del primer intercambiador de calor 5 es un orificio de salida para refrigerante del primer intercambiador de calor 5 cuando el primer intercambiador de calor 5 funciona como condensador y es un orificio de entrada para refrigerante del primer intercambiador de calor 5 cuando el primer intercambiador de calor 5 funciona como evaporador. En un orificio de refrigerante en el lado de válvula de expansión 6 del segundo intercambiador de calor 7, un segundo sensor de temperatura de orificio de refrigerante 23 para detectar la temperatura de refrigerante. El orificio de refrigerante en el lado de válvula de expansión 6 del segundo intercambiador de calor 7 es un orificio de salida para refrigerante del segundo intercambiador de calor 7 cuando el segundo intercambiador de calor 7 funciona como condensador y es un orificio de entrada para refrigerante del segundo intercambiador de calor 7 cuando el segundo intercambiador de calor 7 funciona como evaporador.
Datos sobre las temperaturas detectadas por el sensor de temperatura de succión 21, el primer sensor de temperatura de orificio de refrigerante 22 y el segundo sensor de temperatura de orificio de refrigerante 23 se envían al controlador 3. El controlador 3 hace que el circuito de refrigerante 2 inicie el funcionamiento y después controla el grado de apertura de la válvula de expansión 6 basándose en los datos sobre las temperaturas detectadas por el sensor de temperatura de succión 21, el primer sensor de temperatura de orificio de refrigerante 22 y el segundo sensor de temperatura de orificio de refrigerante 23.
El refrigerante R290 que circula a través del circuito de refrigerante 2 es refrigerante combustible. Por tanto, en el aparato de ciclo de refrigeración 1, se requiere que la cantidad del refrigerante encerrada en el circuito de refrigerante 2 sea inferior o igual a una cantidad de refrigerante permisible de modo que aunque se experimenten fugas del refrigerante combustible en una sala a partir del circuito de refrigerante 2 , la concentración del refrigerante en aire sea menor que el límite inferior de una concentración de combustible. La cantidad de refrigerante permisible se determina basándose en el área de suelo de la sala, la altura de instalación de la unidad de interior y el límite inferior de la concentración de combustible de refrigerante en aire, tal como se regula mediante la norma IEC 60335-2-40 ED6.
La figura 2 es un gráfico que representa una relación entre el grado de sobrecalentamiento SH de refrigerante en el orificio de entrada del compresor 4 mostrado en la figura 1 y la tasa de disminución de una cantidad requerida de refrigerante en el circuito de refrigerante 2 con respecto a una cantidad de refrigerante permisible. En el aparato de ciclo de refrigeración 1, cuando el grado de sobrecalentamiento SH de refrigerante en el orificio de entrada del compresor 4 (denominado a continuación “grado de sobrecalentamiento de succión SH del compresor 4”) aumenta, la región de gas en el intercambiador de calor del primer intercambiador de calor 5 y el segundo intercambiador de calor 7 que funciona como evaporador se vuelve mayor. Por tanto, en el aparato de ciclo de refrigeración 1, a medida que aumenta el grado de sobrecalentamiento de succión SH del compresor 4, la cantidad requerida de refrigerante en el circuito de refrigerante 2 se vuelve menor. Tal como se muestra en la figura 2 , en el aparato de ciclo de refrigeración 1, se encuentra que la cantidad requerida de refrigerante en el circuito de refrigerante 2 inferior o igual a la cantidad de refrigerante permisible cuando el grado de sobrecalentamiento de succión SH del compresor 4 es superior o igual a 10 grados.
El grado de sobrecalentamiento de succión SH del compresor 4 se obtiene basándose en la temperatura de refrigerante en el orificio de entrada del compresor 4 y la temperatura de refrigerante en el orificio de entrada del evaporador. Además, el grado de sobrecalentamiento de succión SH del compresor 4 puede ajustarse controlando el grado de apertura de la válvula de expansión 6. Por tanto, el controlador 3 controla el grado de apertura de la válvula de expansión 6 basándose en la temperatura de refrigerante en el orificio de entrada del compresor 4 y la temperatura de refrigerante en el orificio de entrada del evaporador y, de ese modo, hace que el grado de sobrecalentamiento de succión SH del compresor 4 sea superior o igual a 10 grados.
Específicamente, la temperatura de refrigerante en el orificio de entrada del compresor 4 se detecta por el sensor de temperatura de succión 21. La temperatura de refrigerante en el orificio de entrada del evaporador durante la operación de enfriamiento se detecta por el segundo sensor de temperatura de orificio de refrigerante 23. Además, la temperatura de refrigerante en el orificio de entrada del evaporador durante la operación de calentamiento se detecta por el primer sensor de temperatura de orificio de refrigerante 22. Por tanto, durante la operación de enfriamiento, el controlador 3 controla el grado de apertura de la válvula de expansión 6 basándose en los datos sobre las temperaturas detectadas por el sensor de temperatura de succión 21 y el segundo sensor de temperatura de orificio de refrigerante 23 respectivamente y, de ese modo, hace que el grado de sobrecalentamiento de succión SH de la realización 4 sea superior o igual a 10 grados. Además, durante la operación de calentamiento, el controlador 3 controla el grado de apertura de la válvula de expansión 6 basándose en los datos sobre las temperaturas detectadas por el sensor de temperatura de succión 21 y el primer sensor de temperatura de orificio de refrigeración 22 respectivamente y, de ese modo, el grado de sobrecalentamiento de succión SH de la realización 4 superior o igual a 10 grados. Por consiguiente, se hace que la cantidad de refrigerante que circula a través del circuito de refrigerante 2 sea inferior o igual a la cantidad de refrigerante permisible.
A continuación, se examinará como ejemplo comparativo un ejemplo en el que se usa refrigerante R32 que tiene un potencial de calentamiento global (GWP) mayor que el del refrigerante R290 como refrigerante en el circuito de refrigerante 2. Durante un funcionamiento del aparato de ciclo de refrigeración según el ejemplo comparativo, debido a la propiedad física del refrigerante R32, la temperatura de descarga de refrigerante en el orificio de salida del compresor es propensa a aumentar. Por tanto, durante el funcionamiento del aparato de ciclo de refrigeración según el ejemplo comparativo, el grado de sobrecalentamiento de succión SH del compresor está limitado a estar dentro de un intervalo de 0°C a 2°C, con el fin de evitar un fallo del compresor debido al aumento de la temperatura de refrigerante. En el aparato de ciclo de refrigeración según el ejemplo comparativo, se establece un límite superior de la temperatura de descarga de refrigerante en el orificio de salida del compresor para encontrarse dentro de un intervalo de 100°C a 120°C.
Para el compresor que funciona con la misma eficiencia, una cantidad de aumento de la temperatura de descarga de refrigerante por cada 1°C de aumento de temperatura del grado de sobrecalentamiento de succión SH del compresor es de 1,13°C/°C en el caso en el que se usa refrigerante R32 en el circuito de refrigerante, pero de 0,95°C/°C en el caso en el que se usa refrigerante R290 en el circuito de refrigerante. Tal como se describió anteriormente, la cantidad de aumento de la temperatura de descarga de refrigerante en el orificio de salida del compresor con respecto a la cantidad de aumento del grado de sobrecalentamiento de succión SH del compresor en el caso de usar refrigerante R290 como refrigerante en el circuito de refrigerante es menor que en el caso de usar refrigerante R32 como refrigerante en el circuito de refrigerante. Por tanto, en la realización en la que se usa refrigerante R290 como refrigerante en el circuito de refrigerante 2, el aumento de la temperatura de descarga de refrigerante en el orificio de salida del compresor 4 se controla para ser menor que en el ejemplo comparativo, y puede hacerse que el grado de sobrecalentamiento de succión SH del compresor 4 sea superior o igual a 10 grados.
La figura 3 es un gráfico que representa una relación entre el grado de sobrecalentamiento de succión SH del compresor 4 y coeficientes de rendimiento derivados de manera teórica (denominado a continuación “COP teórico”) para refrigerante R290, refrigerante R32 y refrigerante R410A, respectivamente, usados como refrigerante en el circuito de refrigerante 2 mostrado en la figura 1. Tal como se muestra en la figura 3, cada uno del COP teórico para el refrigerante R32 y el COP teórico para el refrigerante R410A se vuelve menor a medida que aumenta el grado de sobrecalentamiento de succión SH del compresor 4. En cambio, se encuentra que el COP teórico para el refrigerante R290 se vuelve mayor a medida que aumenta el grado de sobrecalentamiento de succión SH del compresor 4. La diferencia anteriormente descrita en el COP teórico refleja la diferencia entre la propiedad física del refrigerante R290 y las propiedades físicas de los refrigerantes R32 y R410A.
Específicamente, el calor latente de evaporación del refrigerante R290 es 1,2 veces mayor que el calor latente de evaporación del refrigerante R32. Además, el efecto de refrigeración del refrigerante r290 contra el aumento del grado de sobrecalentamiento de succión SH del compresor 4 es mayor que el del refrigerante R32. El efecto de refrigeración se expresa mediante una diferencia entre entalpías de refrigerante en el orificio de entrada y el orificio de salida del evaporador. Además, para el mismo grado de sobrecalentamiento de succión SH del compresor 4, la cantidad de refrigerante R290 requerida para obtener un rendimiento predeterminado del aparato de ciclo de refrigeración es 0,8 veces mayor que la cantidad de refrigerante R32. Por tanto, en la realización en la que se usa refrigerante R290 como refrigerante que circula a través del circuito de refrigerante 2, la disminución en la cantidad de refrigerante debido al aumento del grado de sobrecalentamiento de succión SH del compresor 4 puede compensarse mediante un efecto de refrigeración. Por tanto, en la realización en la que se usa refrigerante r290 como refrigerante que circula a través del circuito de refrigerante 2 , la carga de trabajo en el compresor 4 se vuelve menor según la disminución en la cantidad de refrigerante que circula a través del circuito de refrigerante 2. Por tanto, en la realización en la que se usa el refrigerante R290, aunque la cantidad de refrigerante que circula a través del circuito de refrigerante 2 se vuelva menor debido al aumento del grado de sobrecalentamiento de succión SH del compresor 4, se evita que se degrade el coeficiente de rendimiento (COP) del aparato de ciclo de refrigeración 1.
En el aparato de ciclo de refrigeración 1 anteriormente descrito, se usa refrigerante R290, es decir propano, como refrigerante que circula a través del circuito de refrigerante 2. Además, el grado de sobrecalentamiento de succión SH del compresor 4 se establece para ser superior o igual a 10 grados bajo el control del controlador 3. Por tanto, puede hacerse que el grado de sobrecalentamiento de succión SH del compresor 4 sea mayor al tiempo que se evita que aumente la temperatura de descarga de refrigerante en el orificio de salida del compresor 4. Según la configuración anteriormente descrita, puede hacerse que la cantidad de refrigerante que circula a través del circuito de refrigerante 2 sea inferior o igual a la cantidad de refrigerante permisible. Además, dado que se usa refrigerante R290 como refrigerante que circula a través del circuito de refrigerante 2, aunque la cantidad de refrigerante que circula a través del circuito de refrigerante 2 se vuelva menor debido al aumento del grado de sobrecalentamiento de succión SH del compresor 4, se evita que se degrade el coeficiente de rendimiento (COP) del aparato de ciclo de refrigeración 1.
Además, en la realización, el diámetro interno del tubo de transferencia de calor de cada uno del primer intercambiador de calor 5 y el segundo intercambiador de calor 7 es de 5 mm. Entonces, puede mejorarse la eficiencia de intercambio de calor entre aire y refrigerante en cada uno del primer intercambiador de calor 5 y el segundo intercambiador de calor 7. Por tanto, cuando el diámetro interno del tubo de transferencia de calor de cada uno del primer intercambiador de calor 5 y el segundo intercambiador de calor 7 se establece a 5 mm, la cantidad de refrigerante que circula a través del circuito de refrigerante 2 puede reducirse adicional y definitivamente. Específicamente, la cantidad de refrigerante que circula a través del circuito de refrigerante 2 puede reducirse adicional y definitivamente hasta la cantidad de refrigerante permisible o menos, al tiempo que se suprime la degradación del coeficiente de rendimiento (COP) del aparato de ciclo de refrigeración 1.
Además, en la realización, el diámetro interno del trayecto de refrigerante de lado de gas es de 7,92 mm o más y de 14,28 mm o menos. Además, en la realización, el diámetro interno del trayecto de refrigerante de lado de líquido es de 4,75 mm o más y de 11,1 mm o menos. Además, en la realización, la longitud de cada uno del trayecto de refrigerante de lado de gas y el trayecto de refrigerante de lado de líquido es de 5 m o menos. Entonces, el diámetro interno y la longitud de cada uno del trayecto de refrigerante de lado de gas y el trayecto de refrigerante de lado de líquido pueden determinarse según el cambio de fase del refrigerante. Por tanto, es posible suprimir la degradación de la eficiencia de circulación de refrigerante a través del circuito de refrigerante 2 y puede mejorarse el rendimiento del aparato de ciclo de refrigeración 1.
En la realización, el diámetro interno del tubo de transferencia de calor de cada uno del primer intercambiador de calor 5 y el segundo intercambiador de calor 7 es de 5 mm. Sin embargo, el diámetro interno del tubo de transferencia de calor de cada uno del primer intercambiador de calor 5 y el segundo intercambiador de calor 7 puede ser inferior a 5 mm. Según la configuración anteriormente descrita, la eficiencia de intercambio de calor puede mejorarse adicionalmente en cada uno del primer intercambiador de calor 5 y el segundo intercambiador de calor 7. Por tanto, la cantidad de refrigerante que circula a través del circuito de refrigerante 2 puede reducirse adicional y definitivamente hasta la cantidad de refrigerante permisible o menos, al tiempo que se suprime la degradación del coeficiente de rendimiento (COP) del aparato de ciclo de refrigeración 1.
Segunda realización (no es según la invención)
La figura 4 es un gráfico que representa una relación entre el grado de sobrecalentamiento de succión SH de un compresor de un aparato de ciclo de refrigeración según una segunda realización y la tasa de disminución de un coeficiente de rendimiento (COP) según la segunda realización con respecto a la del ejemplo comparativo en el que se usa refrigerante R32 como refrigerante en un circuito de refrigerante. La figura 4 muestra el coeficiente de rendimiento (COP) para un funcionamiento del aparato de ciclo de refrigeración teniendo en cuenta una influencia de pérdida de presión en el refrigerante que circula a través del circuito de refrigerante.
La configuración del aparato de ciclo de refrigeración según la segunda realización es la misma que la configuración del aparato de ciclo de refrigeración 1 según la primera realización mostrada en la figura 1. Además, también en la segunda realización, se usa refrigerante R290 como refrigerante que circula a través del circuito de refrigerante 2.
La tasa de disminución del coeficiente de rendimiento (COP) según la segunda realización, en la que se usa refrigerante R290, con respecto a la tasa de disminución del ejemplo comparativo, en el que se usa refrigerante R32, se vuelve mayor a medida que el grado de sobrecalentamiento de succión SH del compresor 4 se aleja de aproximadamente 17,5 grados, tal como se muestra en la figura 4. Específicamente, cuando el grado de sobrecalentamiento de succión SH del compresor 4 se vuelve inferior a aproximadamente 17,5 grados, con el aumento de la temperatura de evaporación y el aumento de la presión de evaporación del evaporador, aumenta la densidad de succión del refrigerante R290 en el orificio de entrada del compresor 4 y aumenta la cantidad del refrigerante R290 que circula a través del circuito de refrigerante 2. Por consiguiente, cuando el grado de sobrecalentamiento de succión SH del compresor 4 se vuelve inferior a aproximadamente 17,5 grados, aumenta la carga de trabajo del compresor 4 y se degrada el coeficiente de rendimiento (COP) del aparato de ciclo de refrigeración 1. Además, cuando el grado de sobrecalentamiento de succión SH del compresor 4 se vuelve superior a aproximadamente 17,5 grados, aumenta la región de gas en el evaporador y se degrada el rendimiento del evaporador. Con el fin de suprimir la degradación del rendimiento del evaporador, es posible disminuir la temperatura de evaporación en el aparato de ciclo de refrigeración 1 para aumentar la diferencia de temperatura entre el refrigerante R290 y el aire. Sin embargo, la disminución de la temperatura evaporación conduce a un aumento de la razón de compresión de refrigerante en el compresor 4 y, por tanto, aumenta la carga de trabajo del compresor 4. Por consiguiente, aunque el grado de sobrecalentamiento de succión SH del compresor 4 se vuelva superior a aproximadamente 17,5 grados, se degrada el coeficiente de rendimiento (COP) del aparato de ciclo de refrigeración 1.
Es posible mejorar el coeficiente de rendimiento (COP) del aparato de ciclo de refrigeración 1 añadiendo refrigerante R290 al refrigerante en el circuito de refrigerante 2. Específicamente, en el aparato de ciclo de refrigeración 1, cuando se añade refrigerante R290 en una cantidad del 1,55% del refrigerante en el circuito de refrigerante 2 al refrigerante, se mejora el coeficiente de rendimiento (COP) en un 1%. Además, cuando el grado de sobrecalentamiento de succión Sh del compresor 4 se vuelve superior a aproximadamente 17,5 grados, dado que disminuye la cantidad del refrigerante que circula a través del circuito de refrigerante 2, la cantidad de adición de refrigerante con el fin de mejorar el coeficiente de rendimiento (COP) del aparato de ciclo de refrigeración 1 se vuelve mayor que la cantidad de adición de refrigerante cuando el grado de sobrecalentamiento de succión SH del compresor 4 se vuelve inferior a aproximadamente 17,5 grados.
La adición de refrigerante R290 al refrigerante en el circuito de refrigerante 2 se permite hasta que la cantidad del refrigerante en el circuito de refrigerante 2 alcanza la cantidad de refrigerante permisible. En el caso en el que el grado de sobrecalentamiento de succión SH del compresor 4 es inferior a aproximadamente 17,5 grados, aunque se añade refrigerante R290 al refrigerante en el circuito de refrigerante 2 siempre que la cantidad del refrigerante en el circuito de refrigerante 2 sea inferior o igual a la cantidad de refrigerante permisible, cuando el grado de sobrecalentamiento de succión SH del compresor 4 es superior o igual a 15,4 grados, el coeficiente de rendimiento (COP) del aparato de ciclo de refrigeración 1 es el mismo que el del ejemplo comparativo. Además, en el caso en el que el grado de sobrecalentamiento de succión SH del compresor 4 es superior a aproximadamente 17,5 grados, aunque se añade refrigerante R290 al refrigerante en el circuito de refrigerante 2 siempre que la cantidad del refrigerante en el circuito de refrigerante 2 sea inferior o igual a la cantidad de refrigerante permisible, cuando el grado de sobrecalentamiento de succión SH del compresor 4 es inferior o igual a 20,6 grados, el coeficiente de rendimiento (COP) del aparato de ciclo de refrigeración 1 es el mismo que el del ejemplo comparativo.
Según la configuración anteriormente descrita, a partir de la relación entre la tasa de disminución del coeficiente de rendimiento (COP) y la tasa de adición de refrigerante R290 al refrigerante en el circuito de refrigerante 2, se encuentra que, en el aparato de ciclo de refrigeración 1 de la realización, puede hacerse que el coeficiente de rendimiento (COP) del aparato de ciclo de refrigeración sea el mismo que el del ejemplo comparativo, al tiempo que se mantiene la cantidad del refrigerante que circula en el circuito de refrigerante 2 inferior o igual a la cantidad de refrigerante permisible, si el grado de sobrecalentamiento de succión SH del compresor 4 es superior o igual a 15,4 grados e inferior o igual a 20,6 grados.
En la segunda realización, el grado de apertura de la válvula de expansión 6 se controla por el controlador 3 y, de ese modo, se hace que el grado de sobrecalentamiento de succión SH del compresor 4 sea superior o igual a 15,4 grados e inferior o igual a 20,6 grados. Otras configuraciones de la segunda realización son las mismas que las de la primera realización.
En el aparato de ciclo de refrigeración 1 según la segunda realización, dado que el grado de sobrecalentamiento de succión SH del compresor 4 se controla por el controlador 3 y se hace que se encuentre dentro de un intervalo de desde 15,4 grados hasta 20,6 grados, es posible suprimir adicional y definitivamente la degradación del coeficiente de rendimiento (COP) del aparato de ciclo de refrigeración 1, al tiempo que se mantiene la cantidad de refrigerante que circula en el circuito de refrigerante 2 inferior o igual a la cantidad de refrigerante permisible.
Tercera realización (no es según la invención)
La configuración de un aparato de ciclo de refrigeración según la tercera realización es la misma que la configuración del aparato de ciclo de refrigeración 1 según la primera realización, mostrada en la figura 1 , excepto por un estado de una válvula de expansión 6 cuando se inicia un funcionamiento de un circuito de refrigerante 2. Un controlador 3 en la tercera realización hace que se inicie el funcionamiento del circuito de refrigerante 2 en un estado en el que un grado de apertura de la válvula de expansión 6 es menor que un grado de apertura de la válvula de expansión 6 en un estado completamente abierto. Además, durante una operación de enfriamiento, el controlador 3 controla el grado de apertura de la válvula de expansión 6 basándose en datos sobre temperaturas detectadas en un sensor de temperatura de succión 21 y un segundo sensor de temperatura de orificio de refrigerante 23, respectivamente, después de un periodo de tiempo establecido desde el momento en el que el circuito de refrigerante 2 inicia su funcionamiento. Durante una operación de calentamiento, el controlador 3 controla el grado de apertura de la válvula de expansión 6 basándose en datos sobre temperaturas detectadas en el sensor de temperatura de succión 21 y un primer sensor de temperatura de orificio de refrigerante 22, respectivamente, después del periodo de tiempo establecido desde el momento en el que el circuito de refrigerante 2 inicia su funcionamiento. El controlador 3 controla el grado de apertura de la válvula de expansión 6 y, de ese modo, establece el grado de sobrecalentamiento de succión SH del compresor 4 a 10 grados o más. Otras configuraciones son las mismas que aquellas en la primera realización.
En el aparato de ciclo de refrigeración 1 según la realización, bajo el control del controlador 3, en un estado en el que el grado de apertura de la válvula de expansión 6 es menor que el grado de apertura de la válvula de expansión 6 en el estado completamente abierto, se inicia el funcionamiento del circuito de refrigerante 2. Por tanto, puede acelerarse el aumento del grado de sobrecalentamiento de succión SH del compresor 4 y puede acelerarse el aumento de la temperatura de descarga de refrigerante en el orificio de salida del compresor 4. Según la configuración anteriormente descrita, se vuelve posible reducir el tiempo hasta que el aparato de ciclo de refrigeración 1 muestra su rendimiento, en comparación con el caso de iniciar el funcionamiento del circuito de refrigerante 2 en un estado en el que la válvula de expansión 6 está completamente abierta.
Específicamente, cuando los grados de sobrecalentamiento de succión SH del compresor 4 son los mismos, la temperatura de descarga de refrigerante en el orificio de salida del compresor 4 con refrigerante R290 usado en el circuito de refrigerante 2 es menor que con refrigerante R32 usado en el circuito de refrigerante 2. Por ejemplo, en el aparato de ciclo de refrigeración 1 con el rendimiento de refrigeración de 4,0 kW y el grado de sobrecalentamiento de succión SH del compresor 4 de 10 grados, la temperatura de descarga cuando se usa refrigerante R290 como refrigerante del circuito de refrigerante 2 es de 63°C, pero la temperatura de descarga cuando se usa refrigerante R32 como refrigerante del circuito de refrigerante 2 es de 89°C. Entonces, en el caso de usar refrigerante R290 en el circuito de refrigerante 2, se tarda tiempo en aumentar la temperatura de descarga de refrigerante en el orificio de salida el compresor 4. Por tanto, cuando el funcionamiento del circuito de refrigerante 2 se inicia en un estado en el que la válvula de expansión 6 está completamente abierta, se tarda tiempo para una operación de enfriamiento, una operación de calentamiento y una operación de descongelación. Sin embargo, en la tercera realización, dado que el grado de apertura de la válvula de expansión 6 se cierra preliminarmente, se vuelve posible reducir el tiempo hasta que la temperatura de descarga de refrigerante en el orificio de salida del compresor 4 alcanza una temperatura establecida, por ejemplo, a dos tercios en el caso de iniciar la operación del circuito de refrigerante 2 en el estado en el que el grado de apertura de la válvula de expansión 6 está completamente abierta. Según la configuración anteriormente descrita, es posible reducir el tiempo hasta que el aparato de ciclo de refrigeración 1 muestra su rendimiento.
En el ejemplo anteriormente descrito, la configuración de iniciar el funcionamiento del circuito de refrigerante 2 en el estado en el que el grado de apertura de la válvula de expansión 6 es menor que en el estado completamente abierto de la válvula de expansión 6 se aplica al aparato de ciclo de refrigeración 1 según la primera realización. Sin embargo, la configuración de iniciar el funcionamiento del circuito de refrigerante 2 en el estado en el que el grado de apertura de la válvula de expansión 6 es menor que en el estado completamente abierto de la válvula de expansión 6 puede aplicarse al aparato de ciclo de refrigeración 1 según la segunda realización.
Cuarta realización (según la invención)
La figura 5 es un diagrama que representa una configuración de un aparato de ciclo de refrigeración según una cuarta realización de la presente invención. En un tubo de transferencia de calor de un primer intercambiador de calor 5, se proporciona un primer sensor de temperatura interior 24 para detectar la temperatura de refrigerante. La longitud del tubo de transferencia de calor entre un orificio de refrigerante en el lado de válvula de expansión 6 del primer intercambiador de calor 5 y el primer sensor de temperatura interior 24 es del 66% al 88% de la longitud del tubo de transferencia de calor entre un orificio de refrigerante del primer intercambiador de calor 5 y el otro orificio de refrigerante.
Específicamente, se proporciona un primer sensor de temperatura de orificio de refrigerante 22 en un orificio de entrada del primer intercambiador de calor 5 cuando el primer intercambiador de calor 5 es un evaporador. Además, cuando el primer intercambiador de calor 5 es un evaporador, la longitud del tubo de transferencia de calor entre el orificio de entrada del primer intercambiador de calor 5 y el primer sensor de temperatura interior 24 es del 66% al 88% de la longitud del tubo de transferencia de calor entre el orificio de entrada y el orificio de salida del primer intercambiador de calor 5.
En un tubo de transferencia de calor de un segundo intercambiador de calor 7, se proporciona un segundo sensor de temperatura interior 25 para detectar la temperatura de refrigerante. La longitud del tubo de transferencia de calor entre un orificio de refrigerante en el lado de válvula de expansión 6 del segundo intercambiador de calor 7 y el segundo sensor de temperatura interior 25 es del 66% al 88% de la longitud del tubo de transferencia de calor entre un orificio de refrigerante del segundo intercambiador de calor 7 y el otro orificio de refrigerante.
Específicamente, se proporciona un segundo sensor de temperatura de orificio de refrigerante 23 en un orificio de entrada del segundo intercambiador de calor 7 cuando el segundo intercambiador de calor 7 es un evaporador. Además, cuando el segundo intercambiador de calor 7 es un evaporador, la longitud del tubo de transferencia de calor entre el orificio de entrada del segundo intercambiador de calor 7 y el segundo sensor de temperatura interior 25 es del 66% al 88% de la longitud del tubo de transferencia de calor entre el orificio de entrada y el orificio de salida del segundo intercambiador de calor 7.
Datos sobre las temperaturas detectadas en el sensor de temperatura de succión 21, el primer sensor de temperatura de orificio de refrigerante 22, el segundo sensor de temperatura de orificio de refrigerante 23, el primer sensor de temperatura interior 24 y el segundo sensor de temperatura interior 25 se envían al controlador 3. El controlador 3 controla el grado de apertura de la válvula de expansión 6 basándose en los datos sobre las temperaturas detectadas en el sensor de temperatura de succión 21, el primer sensor de temperatura de orificio de refrigerante 22, el segundo sensor de temperatura de orificio de refrigerante 23, el primer sensor de temperatura interior 24 y el segundo sensor de temperatura interior 25.
El controlador 3 establece el grado de sobrecalentamiento de succión SH del compresor 4 a un valor de 10 grados o más controlando el grado de apertura de la válvula de expansión 6, como en la primera realización. Además, durante la operación de enfriamiento, el controlador 3 controla el grado de apertura de la válvula de expansión 6 de modo que la temperatura detectada en el segundo sensor de temperatura interior 25 es mayor que la temperatura detectada en el segundo sensor de temperatura de orificio de refrigerante 23. Además, durante la operación de calentamiento, el controlador 3 controla el grado de apertura de la válvula de expansión 6 de modo que la temperatura detectada en el primer sensor de temperatura interior 24 es mayor que la temperatura detectada en el primer sensor de temperatura de orificio de refrigerante 22. Específicamente, el controlador 3 controla el circuito de refrigerante 2 de modo que la temperatura Twmid detectada en el sensor de temperatura interior de los sensores de temperatura interiores primero y segundo 24 y 25 que se proporciona en el orificio de entrada del evaporador es mayor que la temperatura Tein detectada en el sensor de temperatura de orificio de refrigerante de los sensores de temperatura de orificio de refrigerante primero y segundo 22 y 23 que se proporciona en el orificio de entrada del evaporador. Es decir, el controlador 3 controla el grado de apertura de la válvula de expansión 6 de modo que se satisface la relación (temperatura detectada Twmid) -(temperatura detectada Tein) > 0. Otras configuraciones son las mismas que aquellas en la primera realización.
En el aparato de ciclo de refrigeración 1 anteriormente descrito, la longitud del tubo de transferencia de calor entre el orificio de entrada del evaporador y el sensor de temperatura interior es del 66% al 88% de la longitud del tubo de transferencia de calor entre el orificio de entrada del evaporador y el orificio de salida del evaporador. Además, el controlador 3 controla el circuito de refrigerante 2 de modo que la temperatura Twmid detectada en el sensor de temperatura interior es mayor que la temperatura Tein detectada en el sensor de temperatura de orificio de refrigerante. Por tanto, se vuelve posible poner definitivamente refrigerante que fluye en el tubo de transferencia de calor del evaporador en un estado sobrecalentado hasta que el refrigerante alcanza el orificio de salida del evaporador. Según la configuración anteriormente descrita, es posible aumentar el grado de sobrecalentamiento del refrigerante en el orificio de salida del evaporador y establecer más definitivamente y más rápidamente el grado de sobrecalentamiento de succión SH del compresor 4 a un valor de 10 grados o más. En el ejemplo anteriormente descrito, la configuración de controlar el circuito de refrigerante 2 de modo que la temperatura Twmid detectada en el sensor de temperatura interior proporcionado en el evaporador es mayor que la temperatura Tein detectada en el sensor de temperatura de orificio de refrigerante proporcionado en el orificio de entrada del evaporador se aplica al aparato de ciclo de refrigeración según la primera realización. Sin embargo, la configuración de controlar el circuito de refrigerante 2 de modo que la temperatura Twmid detectada en el sensor de temperatura interior es mayor que la temperatura Tein detectada en el sensor de temperatura de orificio de refrigerante puede aplicarse a los aparatos de ciclo de refrigeración según las realizaciones segunda y tercera.
Quinta realización (no es según la invención)
La figura 6 es un diagrama que representa una configuración de un aparato de ciclo de refrigeración según una quinta realización.
El aparato de ciclo de refrigeración 1 está dotado de un circuito de refrigerante 2 que incluye un compresor 4, un primer intercambiador de calor 5, una válvula de expansión 6 y un segundo intercambiador de calor 7. En la quinta realización, una válvula de cuatro vías no está presente en el aparato de ciclo de refrigeración 1. Por tanto, el aparato de ciclo de refrigeración 1 según la quinta realización no está dotado de una función de conmutación entre una operación de enfriamiento y una operación de calentamiento. Refrigerante que circula en el circuito de refrigerante 2 es refrigerante R290. En la quinta realización, el aparato de ciclo de refrigeración se aplica a un frigorífico.
Cada uno del primer intercambiador de calor 5 y el segundo intercambiador de calor 7 está conectado al compresor 4 a través de un tubo refrigerante de lado de gas 9. Según la configuración anteriormente descrita, cada uno del primer intercambiador de calor 5 y el segundo intercambiador de calor 7 está conectado al compresor 4 a través de un trayecto de refrigerante de lado de gas para guiar refrigerante.
Además, cada uno del primer intercambiador de calor 5 y el segundo intercambiador de calor 7 está conectado a la válvula de expansión 6 a través de un tubo refrigerante de lado de líquido 10. Según la configuración anteriormente descrita, cada uno del primer intercambiador de calor 5 y el segundo intercambiador de calor 7 está conectado a la válvula de expansión 6 a través de un trayecto de refrigerante de lado de líquido para guiar refrigerante.
En el circuito de refrigerante 2, se realiza un procedimiento de ciclo de refrigeración, en el que refrigerante circula a través del compresor 4, el primer intercambiador de calor 5, la válvula de expansión 6 y el segundo intercambiador de calor 7 mientras cambia de fase, según el funcionamiento del compresor 4. En la figura 6, refrigerante que circula en el circuito de refrigerante 2 fluye a lo largo de un sentido indicado por una flecha. En la quinta realización, el compresor 4 y el primer intercambiador de calor 5 y la válvula de expansión 6 se proporcionan en una unidad de exterior, y el segundo intercambiador de calor 7 se proporciona en una unidad de interior.
La unidad de exterior está dotada de un primer ventilador 11 que envía de manera forzada aire de exterior al primer intercambiador de calor 5. La unidad de interior está dotada de un segundo ventilador 12 que envía de manera forzada aire de interior al segundo intercambiador de calor 7.
En el primer intercambiador de calor 5, se realiza intercambio de calor entre refrigerante que fluye en el tubo de transferencia de calor del primer intercambiador de calor 5 y una corriente de aire de exterior generada por un funcionamiento del primer ventilador 11. En el segundo intercambiador de calor 7, se realiza intercambio de calor entre refrigerante que fluye en el tubo de transferencia de calor del segundo intercambiador de calor 7 y una corriente de aire de interior generada por un funcionamiento del segundo ventilador 12.
En el funcionamiento del aparato de ciclo de refrigeración 1, refrigerante gaseoso comprimido en el compresor 4 se envía al primer intercambiador de calor 5 a través del trayecto de refrigerante de lado de gas. En el primer intercambiador de calor 5, se condensa refrigerante según la disipación de calor a partir del refrigerante que fluye a través del tubo de transferencia de calor al aire de exterior. Por tanto, el primer intercambiador de calor 5 funciona como condensador. Después, el refrigerante condensado se envía a la válvula de expansión 6 a través del trayecto de refrigerante de lado de líquido. En la válvula de expansión 6, se reduce la presión del refrigerante líquido y el refrigerante líquido se convierte en refrigerante en un estado bifásico de gas-líquido. El refrigerante con la presión reducida por la válvula de expansión 6 se envía al segundo intercambiador de calor 7 a través del trayecto de refrigerante de lado de líquido. Después, el refrigerante con la presión reducida absorbe calor a partir de aire de interior en el segundo intercambiador de calor 7 y se evapora. Por tanto, el segundo intercambiador de calor 7 funciona como evaporador. El refrigerante se evapora en el segundo intercambiador de calor 7, que funciona como evaporador, y vuelve al compresor 4 a través del trayecto de refrigerante de lado de gas.
En el orificio de entrada del segundo intercambiador de calor 7, que es un evaporador, se proporciona un segundo sensor de temperatura de orificio de refrigerante 23. El controlador 3 controla el grado de apertura de la válvula de expansión 6 basándose en temperaturas de refrigerantes detectadas por un sensor de temperatura de succión 21 y el segundo sensor de temperatura de orificio de refrigerante 23, respectivamente y, de ese modo, establece el grado de sobrecalentamiento de succión SH del compresor 4 a un valor de 10 grados o más. Otras configuraciones son las mismas que aquellas en la primera realización.
Según la configuración anteriormente descrita, incluso en el aparato de ciclo de refrigeración que no está dotado de la función de conmutar entre la operación de enfriamiento y la operación de calentamiento, es posible establecer el grado de sobrecalentamiento de succión SH del compresor 4 a un valor de 10 grados o más usando refrigerante R290 como refrigerante que circula en el circuito de refrigerante 2. Además, se establecen diámetros internos de los tubos de transferencia de calor del primer intercambiador de calor 5 y el segundo intercambiador de calor 7, respectivamente, para ser inferiores a 5 mm. Por tanto, es posible suprimir la degradación de eficiencia de intercambio de calor en cada uno del primer intercambiador de calor 5 y el segundo intercambiador de calor 7, y reducir la cantidad de refrigerante que circula en el circuito de refrigerante 2 hasta una cantidad de refrigerante permisible o menos. Además, dado que se usa refrigerante R290 como refrigerante que circula en el circuito de refrigerante 2 , es posible suprimir la degradación del coeficiente de rendimiento (COP) del aparato de ciclo de refrigeración 1, aunque la cantidad de refrigerante que circula en el circuito de refrigerante 2 se vuelva menor.
En el ejemplo anteriormente descrito, el grado de sobrecalentamiento de succión SH del compresor 4 puede limitarse para encontrarse dentro de un intervalo de desde 15,4 grados hasta 20,6 grados, según el control por el controlador 3, como en la segunda realización. De esta manera, es posible suprimir definitivamente la degradación del coeficiente de rendimiento (COP) del aparato de ciclo de refrigeración 1, al tiempo que se mantiene la cantidad de refrigerante que circula a través del circuito de refrigerante 2 a la cantidad de refrigerante permisible o menos.
Además, en la quinta realización, la configuración del aparato de ciclo de refrigeración 1 que no está dotada de la función de conmutar entre una operación de enfriamiento y una operación de calentamiento se aplica al aparato de ciclo de refrigeración 1 según la primera realización. Sin embargo, la configuración del aparato de ciclo de refrigeración 1 que no está dotada de la función de conmutar entre una operación de enfriamiento y una operación de calentamiento puede aplicarse a los aparatos de ciclo de refrigeración 1 según las realizaciones tercera y cuarta.
Además, en las realizaciones primera a quinta anteriormente descritas, se usa refrigerante R290 como refrigerante que circula a través del circuito de refrigerante 2. Sin embargo, puede usarse refrigerante R1270, que es propileno, como refrigerante que circula a través del circuito de refrigerante 2. Dado que el refrigerante R1270 tiene la misma propiedad que la del refrigerante R290, aunque se use R1270 refrigerante como refrigerante que circula a través del circuito de refrigerante 2 , puede obtenerse el mismo efecto que aquél en el caso de usar refrigerante R290 en el circuito de refrigerante 2.
En las realizaciones primera a quinta anteriormente descritas, se usa refrigerante R290, que solo contiene propano, como refrigerante que circula a través del circuito de refrigerante 2. Sin embargo, cuando al menos uno de propano y propileno está contenido en el refrigerante que circula a través del circuito de refrigerante 2 , el refrigerante tiene la propiedad de que el COP teórico aumenta a medida que aumenta el grado de sobrecalentamiento de succión SH del compresor 4. Por tanto, incluso en el caso en el que un componente distinto de propano y propileno está contenido en el refrigerante, cuando está contenido propano o propileno en el refrigerante, es posible usar el refrigerante como refrigerante que circula a través del circuito de refrigerante 2.
En las realizaciones primera a quinta anteriormente descritas, el grado de sobrecalentamiento de succión SH del compresor 4 se controla controlando la válvula de expansión 6 basándose en la temperatura de refrigerante en el orificio de entrada del compresor 4 y la temperatura de refrigerante en el orificio de entrada del evaporador. Sin embargo, el grado de sobrecalentamiento de succión SH del compresor 4 puede controlarse controlando la válvula de expansión 6 basándose en la temperatura de descarga de refrigerante en el orificio de salida del compresor 4 y la temperatura de refrigerante en el orificio de entrada del evaporador. En este caso, se proporciona un sensor de temperatura de descarga para detectar la temperatura de refrigerante en el orificio de salida del compresor 4. Además, en este caso, el controlador 3 controla el grado de apertura de la válvula de expansión 6 basándose en los datos sobre las temperaturas detectadas en el sensor de temperatura de orificio de refrigerante proporcionado en el orificio de entrada del evaporador y el sensor de temperatura de descarga proporcionado en el orificio de salida del compresor 4, respectivamente.
Además, en las realizaciones primera a quinta anteriormente descritas, el grado de sobrecalentamiento de succión SH del compresor 4 se controla controlando el grado de apertura de la válvula de expansión 6. Sin embargo, el grado de sobrecalentamiento de succión SH del compresor 4 puede controlarse controlando la salida del compresor 4.
Lista de signos de referencia
1 aparato de ciclo de refrigeración, 2 circuito de refrigerante, 3 controlador, 4 compresor, 5 primer intercambiador de calor (condensador o evaporador), 6 válvula de expansión (dispositivo de reducción de presión), 7 segundo intercambiador de calor (evaporador o condensador), 22 primer sensor de temperatura de orificio de refrigerante, 23 segundo sensor de temperatura de orificio de refrigerante, 24 primer sensor de temperatura interior, 25 segundo sensor de temperatura interior.

Claims (5)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Aparato de ciclo de refrigeración (1) que comprende:
    un circuito de refrigerante (2) que incluye
    un compresor (4),
    un condensador (5, 7),
    un dispositivo de reducción de presión (6), y
    un evaporador (5, 7); y
    un controlador (3) configurado para controlar el circuito de refrigerante (2), en el que
    refrigerante que circula a través del circuito de refrigerante (2) es refrigerante que contiene propano o propileno,
    el evaporador (5, 7) tiene un tubo de transferencia de calor en el que fluye refrigerante,
    se proporciona un sensor de temperatura de orificio de refrigerante (22, 23) para detectar la temperatura de refrigerante en un orificio de entrada del evaporador (5, 7),
    se proporciona un sensor de temperatura interior (24, 25) para detectar la temperatura de refrigerante en el tubo de transferencia de calor del evaporador (5, 7), caracterizado porque,
    en el evaporador (5, 7), la longitud del tubo de transferencia de calor entre el orificio de entrada del evaporador (5, 7) y el sensor de temperatura interior (24, 25) es superior o igual al 66% de la longitud del tubo de transferencia de calor entre el orificio de entrada del evaporador (5, 7) y un orificio de salida del evaporador (5, 7), e inferior o igual al 88% de la longitud del tubo de transferencia de calor entre el orificio de entrada y el orificio de salida,
    estando el controlador (3) configurado para establecer un grado de sobrecalentamiento de refrigerante en un orificio de entrada del compresor (4) para ser un valor superior o igual a 10 grados controlando el grado de apertura del dispositivo de reducción de presión (6) , y
    estando el controlador (3) configurado para controlar el grado de apertura del dispositivo de reducción de presión (6) de modo que la temperatura de refrigerante detectada por el sensor de temperatura interior (24, 25) es mayor que la temperatura de refrigerante detectada por el sensor de temperatura de orificio de refrigerante (22, 23).
  2. 2. Aparato de ciclo de refrigeración (1) según la reivindicación 1, en el que el controlador (3) está configurado para establecer el grado de sobrecalentamiento de refrigerante en el orificio de entrada del compresor (4) para ser un valor superior o igual a 15,4 grados e inferior o igual a 20,6 grados.
  3. 3. Aparato de ciclo de refrigeración (1) según la reivindicación 1 o 2, en el que el controlador (3) está configurado para iniciar un funcionamiento del circuito de refrigerante (2) en un estado en el que el grado de apertura del dispositivo de reducción de presión (6) es menor que el grado de apertura del dispositivo de reducción de presión (6) en un estado completamente abierto.
  4. 4. Aparato de ciclo de refrigeración (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el condensador (5, 7) tiene un tubo de transferencia de calor en el que fluye refrigerante,
    el diámetro interno del tubo de transferencia de calor de cada uno del condensador (5, 7) y el evaporador (5, 7) es inferior o igual a 5 mm.
  5. 5. Aparato de ciclo de refrigeración (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que cada uno del condensador (5, 7) y el evaporador (5, 7) está conectado al compresor (4) a través de un trayecto de refrigerante de lado de gas,
    cada uno del condensador (5, 7) y el evaporador (5, 7) está conectado al dispositivo de reducción de presión (6) a través de un trayecto de refrigerante de lado de líquido,
    el diámetro interno del trayecto de refrigerante de lado de gas es superior o igual a 7,92 mm e inferior o igual a 14,28 mm,
    el diámetro interno del trayecto de refrigerante de lado de líquido es superior o igual a 4,75 mm e inferior o igual a 11,1 mm, y
    la longitud de cada uno del trayecto de refrigerante de lado de gas y el trayecto de refrigerante de lado de líquido es inferior o igual a 5 m.
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