ES2950759T3 - Unidad exterior y aparato de ciclo de refrigeración - Google Patents

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Tomotaka Ishikawa
Yusuke Arii
Motoshi Hayasaka
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Abstract

Una unidad exterior (2) está provista de: una primera vía de flujo (F1); una segunda vía de flujo (F2); y un dispositivo de control (100). Un compresor (10) y un condensador (20) están dispuestos en orden desde un puerto de entrada de refrigerante (PI2) hacia un puerto de salida de refrigerante (PO2) en la primera vía de flujo (F1). La segunda ruta de flujo (F2) se ramifica desde una parte entre el condensador (20) y el puerto de salida de refrigerante (PO2) en la primera ruta de flujo (F1), y está configurada para devolver un refrigerante que ha pasado a través del condensador (20) a el compresor (10). Una primera válvula de expansión (71), un receptor de líquido (73) y una segunda válvula de expansión (72) están dispuestas en la segunda vía de flujo (F2) en orden desde un punto de ramificación de la segunda vía de flujo (F2) desde la primera. ruta de flujo (F1) . El dispositivo de control (100) controla el compresor (10), la primera válvula de expansión (71) y la segunda válvula de expansión (72). El dispositivo de control (100) proporciona una notificación con respecto a una escasez de refrigerante si el período durante el cual la apertura de la segunda válvula de expansión (72) está en un límite de apertura superior excede un tiempo de determinación. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Unidad exterior y aparato de ciclo de refrigeración
Campo técnico
La presente divulgación se refiere a una unidad exterior y a un aparato de ciclo de refrigeración.
Antecedentes de la técnica
En un aparato de ciclo de refrigeración, el exceso o la escasez de la cantidad de refrigerante provoca la degradación de la capacidad de un aparato de refrigeración y daños a los dispositivos que lo constituyen. El documento WO 2017/199391 (PTL 1) divulga un aparato de ciclo de refrigeración que evita un fallo de un compresor al detectar la escasez de refrigerante.
Lista de citas
Bibliografía de patente
PTL 1: WO 2017/199391
Sumario de la invención
Problema técnico
Se conoce un aparato de ciclo de refrigeración que tiene una trayectoria de flujo de inyección que descomprime una porción del refrigerante líquido que sale de un condensador, reduce su temperatura y la devuelve a un compresor. El refrigerante en el compresor puede ser enfriado por la trayectoria del flujo de inyección. Además de un aparato de refrigeración común, el documento WO 2017/199391 (PTL 1) también divulga un aparato de refrigeración que tiene una trayectoria de flujo de inyección, y la escasez de refrigerante se detecta antes de que el compresor falle.
Generalmente, cuando el refrigerante sellado en un circuito refrigerante se vuelve insuficiente debido a la escasez de una cantidad de llenado, fuga, o similar, la temperatura del refrigerante descargado de un compresor supera la temperatura objetivo, por ejemplo, causando una reducción en la eficiencia de un aparato de ciclo de refrigeración. En consecuencia, incluso en una fase en la que la escasez de refrigerante no provoque un fallo del compresor o similar, es deseable detectar la escasez del refrigerante que progresa debido a la fuga del refrigerante o similar, en la fase más temprana posible.
Un objeto de la presente invención es proporcionar una unidad exterior y un aparato de ciclo de refrigeración capaces de detectar la escasez de refrigerante en una fase temprana.
Solución al problema
La presente invención se refiere a una unidad exterior de un aparato de ciclo de refrigeración tal y como se define en la reivindicación 1, siendo la unidad exterior conectable a un dispositivo de carga que incluye un dispositivo de expansión y un evaporador. La unidad exterior incluye un puerto de salida de refrigerante y un puerto de entrada de refrigerante para conectar al dispositivo de carga, una primera trayectoria de flujo, un compresor, un condensador, una segunda trayectoria de flujo, una primera válvula de expansión, un receptor, una segunda válvula de expansión y un controlador. La primera trayectoria de flujo, que es una trayectoria de flujo desde el puerto de entrada de refrigerante hasta el puerto de salida de refrigerante, está configurado para formar, junto con el dispositivo de carga, una trayectoria de flujo de circulación a través de la cual circula el refrigerante. El compresor y el condensador están dispuestos en la primera trayectoria de flujo en orden desde el puerto de entrada de refrigerante hacia el puerto de salida de refrigerante. La segunda trayectoria de flujo está configurada para bifurcarse desde una porción de la primera trayectoria de flujo entre el condensador y el puerto de salida de refrigerante, y regresar, al compresor, el refrigerante que ha pasado por el condensador. La primera válvula de expansión, el receptor y la segunda válvula de expansión están dispuestos en la segunda trayectoria de flujo en orden desde un punto de bifurcación donde la segunda trayectoria de flujo se bifurca desde la primera trayectoria de flujo. El controlador está configurado para controlar el compresor y la primera y segunda válvulas de expansión. El controlador está configurado para notificar que el refrigerante es insuficiente cuando un período de tiempo durante el cual el grado de apertura de la segunda válvula de expansión está en un límite superior excede un período de tiempo de determinación.
Efectos ventajosos de la invención
De acuerdo con la unidad exterior y el aparato de ciclo de refrigeración que incluye el mismo de la presente invención, cuando el refrigerante se vuelve insuficiente debido a una fuga de refrigerante o similar, la escasez de refrigerante se puede detectar en una fase temprana.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es un diagrama de configuración general de un aparato de ciclo de refrigeración de acuerdo con una primera realización de la presente invención.
La figura 2 es un diagrama de flujo para ilustrar el control de una primera válvula de expansión 71.
La figura 3 es un diagrama de flujo para ilustrar el control de una segunda válvula de expansión 72.
La figura 4 es un gráfico que muestra la relación entre un grado de progresión de la escasez de refrigerante y los grados de apertura de las válvulas de expansión de una unidad exterior cuando se produce una fuga de refrigerante.
La figura 5 es un diagrama de configuración general de un aparato de ciclo de refrigeración de acuerdo con una segunda realización.
Descripción de las realizaciones
A continuación, se describirán con detalle realizaciones preferentes de la presente invención con referencia a los dibujos. Aunque a continuación se describirá una pluralidad de realizaciones, originalmente se pretende que en el momento de la presentación de la presente solicitud, se combinen las características descritas en las realizaciones adecuadamente. Cabe señalar que las partes idénticas o correspondientes en los dibujos se designarán con los mismos caracteres de referencia, y la descripción de las mismas no se repetirá.
Primera realización
La figura 1 es un diagrama de configuración general de un aparato de ciclo de refrigeración de acuerdo con una primera realización. Cabe señalar que la figura 1 muestra funcionalmente la relación de conexión y la configuración de disposición de los dispositivos en el aparato del ciclo de refrigeración, y no muestra necesariamente una disposición en un espacio físico.
Con referencia a la figura 1, un aparato de ciclo de refrigeración 1 incluye una unidad exterior 2, un dispositivo de carga 3 y tuberías 84 y 88. La unidad exterior 2 tiene un puerto de salida de refrigerante PO2 y un puerto de entrada de refrigerante PI2 para conectar al dispositivo de carga 3. El dispositivo de carga 3 tiene un puerto de salida de refrigerante PO3 y un puerto de entrada de refrigerante PI3 para conectar a la unidad exterior 2. La tubería 84 conecta el puerto de salida de refrigerante PO2 de la unidad exterior 2 al puerto de entrada de refrigerante PI3 del dispositivo de carga 3. La tubería 88 conecta el puerto de salida de refrigerante PO3 del dispositivo de carga 3 al puerto de entrada de refrigerante PI2 de la unidad exterior 2.
La unidad exterior 2 del aparato de ciclo de refrigeración 1 se puede conectar al dispositivo de carga 3. La unidad exterior 2 incluye un compresor 10 que tiene un puerto de succión G1, un puerto de descarga G2, y un puerto de presión intermedia G3, un condensador 20, un ventilador 22 y tuberías 80, 81 y 89.
El dispositivo de carga 3 incluye una válvula de expansión 50 que es un dispositivo de expansión, un evaporador 60 y tuberías 85, 86 y 87. El evaporador 60 está configurado para realizar el intercambio de calor entre el aire y el refrigerante. En el aparato de ciclo de refrigeración 1, el evaporador 60 evapora el refrigerante absorbiendo calor del aire en un espacio a enfriar. La válvula de expansión 50 es, por ejemplo, una válvula de expansión de temperatura controlada independientemente de la unidad exterior 2. Cabe señalar que la válvula de expansión 50 puede ser una válvula de expansión electrónica que puede descomprimir el refrigerante.
El compresor 10 comprime el refrigerante succionado de la tubería 89 y descarga el refrigerante comprimido a la tubería 80. El compresor 10 puede cambiar arbitrariamente una frecuencia de accionamiento mediante el control del inversor. Además, el compresor 10 está provisto de un puerto de presión intermedia G3 y permite que el refrigerante del puerto de presión intermedia G3 fluya hacia una porción intermedia de un proceso de compresión. El compresor 10 está configurado para ajustar una velocidad de rotación de acuerdo con una señal de control de un controlador 100. Ajustando la velocidad de rotación del compresor 10, se ajusta la cantidad de circulación del refrigerante, y se puede ajustar la capacidad del aparato de ciclo de refrigeración 1. Como compresor 10, se pueden adoptar varios tipos de compresores y, por ejemplo, un compresor de tipo hélice, de tipo rotatorio, de tipo de tornillo o similar.
El condensador 20 está configurado de tal manera que el refrigerante de gas a alta temperatura, a alta presión descargado del compresor 10 realiza un intercambio de calor con el aire exterior (disipación de calor). Por este intercambio de calor, el gas refrigerante se condensa y se transforma en una fase líquida. El refrigerante descargado del compresor 10 a la tubería 80 se condensa y licua en el condensador 20 y fluye hacia la tubería 81. El ventilador 22 para soplar el aire exterior está unido al condensador 20 para aumentar la eficiencia del intercambio de calor. El ventilador 22 suministra al condensador 20 el aire exterior con el que el refrigerante realiza el intercambio de calor en el condensador 20. Ajustando el número de revoluciones del ventilador 22, se puede ajustar una presión de refrigerante en un lado de descarga del compresor 10 (una presión del lado de alta presión).
La unidad exterior 2 incluye una primera trayectoria de flujo F1 desde el puerto de entrada de refrigerante PI2 al puerto de salida de refrigerante PO2 a través del compresor 10 y del condensador 20. Se forma la primera trayectoria de flujo F1, junto con una trayectoria de flujo en el que están dispuestos la válvula de expansión 50 y el evaporador 60 del dispositivo de carga 3, una trayectoria de flujo de circulación a través de la cual circula el refrigerante. A continuación, esta trayectoria de flujo de circulación también se denominará "circuito principal de refrigerante" de un ciclo de refrigeración.
La unidad exterior 2 incluye además una segunda trayectoria de flujo F2 que incluye las tuberías 91, 92, 93 y 94 configuradas para hacer que el refrigerante fluya desde una porción de la trayectoria de flujo de circulación entre una salida del condensador 20 y el puerto de salida de refrigerante PO2 al puerto de presión intermedia G3 del compresor 10. A continuación, la segunda trayectoria de flujo F2 que se bifurca desde el circuito refrigerante principal y entrega el refrigerante al compresor 10 también se denominará "trayectoria de flujo de inyección".
La unidad exterior 2 incluye además una primera válvula de expansión 71, un receptor 73, una segunda válvula de expansión 72 y un dispositivo limitador de caudal 70 dispuestos en la segunda trayectoria de flujo F2. El receptor 73 almacena refrigerante líquido. La primera válvula de expansión 71 está dispuesta entre las tuberías 91 y 92, la tubería 91 que se ramifica desde el circuito refrigerante principal, y la tubería 92 conectada a una entrada del receptor 73. La tubería 93 conecta una salida de escape de gas del receptor 73 a la tubería 94 para descargar un gas refrigerante dentro del receptor 73. El dispositivo limitador de caudal 70 está dispuesto entre las tuberías 93 y 94 para limitar el caudal del gas refrigerante. Como dispositivo limitador de caudal 70, puede usarse una tubería capilar, por ejemplo.
La tubería 91 es una tubería que se ramifica desde el circuito refrigerante principal y hace que el refrigerante fluya hacia el receptor 73. La primera válvula de expansión 71 es una válvula de expansión electrónica que puede disminuir la presión del refrigerante en una porción de alta presión del circuito refrigerante principal a una presión intermedia. El receptor 73 es un recipiente en el que el refrigerante descomprimido y que tiene dos fases se separa en una fase gaseosa y una fase líquida, y que puede almacenar el refrigerante y ajustar la cantidad de circulación del refrigerante en el circuito refrigerante principal. La tubería 93 conectada a la porción superior del receptor 73 y la tubería 94 conectada a la porción inferior del receptor 73 son tuberías para sacar el refrigerante separado en gas refrigerante y líquido refrigerante dentro del receptor 73, en un estado separado. La segunda válvula de expansión 72 se proporciona en la tubería 94. La segunda válvula de expansión 72 ajusta la cantidad de refrigerante líquido que se expulsará del tubería 94 y, por lo tanto, puede ajustar la cantidad de refrigerante en el receptor 73.
Al proporcionar el receptor 73 en la trayectoria de flujo de inyección como se describe anteriormente, resulta fácil asegurar un subenfriamiento en la tubería 81 que es una tubería de líquido. Esto se debe a que, dado que el receptor 73 generalmente incluye el gas refrigerante en él y la temperatura del refrigerante alcanza una temperatura de saturación, no es posible garantizar un subenfriamiento si el receptor 73 está dispuesto en la tubería 81.
La unidad exterior 2 incluye además sensores de presión 110, 111 y 112, sensores de temperatura 120 y 121, y controlador 100 configurado para controlar el compresor 10, la primera válvula de expansión 71 y la segunda válvula de expansión 72.
El sensor de presión 110 detecta una presión PL en la porción del puerto de succión del compresor 10 y envía un valor de detección de la misma al controlador 100. El sensor de presión 111 detecta una presión PH del refrigerante descargado del compresor 10 y emite un valor de detección del mismo al controlador 100. El sensor de presión 112 detecta una presión P1 del refrigerante que sale del condensador 20 y emite un valor de detección del mismo al controlador 100.
El sensor de temperatura 120 detecta una temperatura TH del refrigerante descargado del compresor 10 y emite un valor de detección del mismo al controlador 100. El sensor de temperatura 121 detecta una temperatura T1 del refrigerante en la tubería 81 a la salida del condensador 20 y envía un valor de detección de la misma al controlador 100.
En la presente realización, la segunda trayectoria de flujo F2 controla la temperatura TH del refrigerante descargado del compresor 10 haciendo que el refrigerante se descomprima y tenga una temperatura más baja para fluir hacia el compresor 10. De forma adicional, la cantidad de refrigerante en el circuito refrigerante principal se puede ajustar mediante el receptor 73 colocado en la segunda trayectoria de flujo F2.
El controlador 100 incluye una CPU (unidad central de procesamiento) 102, una memoria 104 (una ROM (memoria de solo lectura) y una RAM (memoria de acceso aleatorio)), memorias intermedias de entrada/salida (no mostradas) para la entrada/salida de varias señales y similares. La CPU 102 expande los programas almacenados en la ROM en la RAM o similar y ejecuta los programas. Los programas almacenados en la ROM son programas que describen procedimientos de procesamiento del controlador 100. De acuerdo con estos programas, el controlador 100 realiza el control de los dispositivos en la unidad exterior 2. Este control puede ser procesado no solo por software sino también por hardware dedicado (circuitos electrónicos).
El controlador 100 controla por realimentación la primera válvula de expansión 71 de modo que la temperatura TH del refrigerante descargado del compresor 10 coincida con una temperatura objetivo.
La figura 2 es un diagrama de flujo para ilustrar el control de la primera válvula de expansión 71. Cuando la temperatura TH del refrigerante descargado del compresor 10 es superior a la temperatura objetivo (SÍ en S21), el controlador 100 aumenta el grado de apertura de la primera válvula de expansión 71 (S22). Así, el refrigerante que fluye hacia el puerto de presión intermedia G3 a través del receptor 73 aumenta y, por lo tanto, la temperatura TH disminuye.
Por otro lado, cuando la temperatura TH del refrigerante descargado del compresor 10 es inferior a la temperatura objetivo (NO en S21 y SÍ en S23), el controlador 100 disminuye el grado de apertura de la primera válvula de expansión 71 (S24). Así, el refrigerante que fluye hacia el puerto de presión intermedia G3 a través del receptor 73 disminuye y, por lo tanto, la temperatura TH aumenta.
Cuando la temperatura TH es igual a la temperatura objetivo (NO en S21 y NO en S23), el controlador 100 mantiene el grado de apertura de la primera válvula de expansión 71 en el estado actual.
De este modo, el controlador 100 controla el grado de apertura de la primera válvula de expansión 71 de modo que la temperatura TH del refrigerante descargado del compresor 10 se acerque a la temperatura objetivo.
Además, en el funcionamiento a normal, el controlador 100 controla la retroalimentación de la segunda válvula de expansión 72 de modo que la temperatura T1 del refrigerante a la salida del condensador 20 coincida con una temperatura objetivo, para asegurar un subenfriamiento SC del refrigerante a la salida del condensador 20. En esta ocasión, en la primera realización, la detección de escasez de refrigerante también se realiza simultáneamente.
La figura 3 es un diagrama de flujo para ilustrar el control de la segunda válvula de expansión 72. En las etapas S31 y S33, el controlador 100 calcula el subenfriamiento SC del refrigerante en la porción de salida del condensador 20 basándose en la temperatura T1 y la presión en el condensador 20 (aproximada por PH). Específicamente, el controlador 100 calcula el subenfriamiento SC restando la temperatura T1 de la temperatura de saturación del refrigerante correspondiente a la presión PH. Cabe señalar que en la memoria 104 del controlador 100 se almacena previamente una tabla de conversión para obtener la temperatura de saturación del refrigerante correspondiente a cada presión. A continuación, el controlador 100 compara el subenfriamiento SC calculado con un valor objetivo. Este valor objetivo es de 5 K (kelvin), por ejemplo. Cuando el subenfriamiento SC es mayor que el valor objetivo (SÍ en S31), el controlador 100 disminuye el grado de apertura de la segunda válvula de expansión 72 (S32). Así, la cantidad de refrigerante líquido a expulsar del receptor 73 disminuye y la cantidad de refrigerante líquido dentro del receptor 73 aumenta y, por lo tanto, disminuye la cantidad de refrigerante que circula a través del circuito refrigerante principal. En consecuencia, la temperatura T1 del refrigerante aumenta y, por tanto, el subenfriamiento SC disminuye.
Por otro lado, cuando el subenfriamiento SC del refrigerante a la salida del condensador 20 es menor que el valor objetivo (NO en S31 y SÍ en S33), en la etapa S34, el controlador 100 determina si el grado de apertura de la segunda válvula de expansión 72 está totalmente abierto o no. En este caso, totalmente abierta significa que el grado de apertura de la segunda válvula de expansión 72 tiene un valor límite superior.
Cuando el grado de apertura de la segunda válvula de expansión 72 no está completamente abierto (NO en S34), el controlador 100 aumenta el grado de apertura de la segunda válvula de expansión 72 (S35). Así, aumenta la cantidad de refrigerante líquido a expulsar del receptor 73 y disminuye la cantidad de refrigerante líquido almacenado en el receptor 73 y, por tanto, aumenta la cantidad de refrigerante que circula a través del circuito refrigerante principal. En consecuencia, la temperatura T1 del refrigerante disminuye y, por tanto, el subenfriamiento SC aumenta.
Por otro lado, cuando el grado de apertura de la segunda válvula de expansión 72 está completamente abierto (SÍ en S34), en la etapa S36, el controlador 100 determina si el estado en el que la segunda válvula de expansión 72 está completamente abierta continúa o no durante un período de tiempo de determinación.
Cuando el estado en el que la segunda válvula de expansión 72 está completamente abierta no continúa durante el período de tiempo de determinación (NO en S36), el controlador 100 mantiene el grado de apertura de la segunda válvula de expansión 72 en el estado completamente abierto.
Por otro lado, cuando el estado en el que la segunda válvula de expansión 72 está completamente abierta continúa durante el período de tiempo de determinación (SÍ en S36), en la etapa S37, el controlador 100 hace que un dispositivo de notificación 101 emita una alarma que indica que el refrigerante es insuficiente. El dispositivo de notificación 101 es, por ejemplo, un dispositivo de visualización como una pantalla de cristal líquido, una lámpara de alarma, o similar, y puede ser un dispositivo que transmite una señal de alarma a un dispositivo externo a través de una línea de comunicación.
Después de realizar el proceso en cualquiera de las etapas S32, S35 y S37, el controlador 100 lleva el proceso a la etapa S38. Además, cuando el subenfriamiento SC del refrigerante a la salida del condensador 20 es igual al valor objetivo (NO en S31 y NO en S33), el controlador 100 hace avanzar el procesamiento a la etapa S38 mientras mantiene el grado actual de apertura. En estos casos, el procesamiento se devuelve temporalmente a una rutina principal, y luego el procesamiento en el diagrama de flujo de la figura 3 se realiza repetidamente a intervalos de tiempo fijos.
La figura 4 es un gráfico que muestra la relación entre un grado de progresión de la escasez de refrigerante y los grados de apertura de las válvulas de expansión de la unidad exterior cuando se produce una fuga de refrigerante. El grado de escasez del refrigerante aumenta a medida que aumenta el grado de avance de D0 a D3.
Cuando el grado de avance es D0 a D1, la cantidad de refrigerante aún no es insuficiente y el refrigerante líquido está presente en el receptor 73. En esta fase, la temperatura del refrigerante descargado del compresor 10 se controla adecuadamente aumentando el grado de apertura de la segunda válvula de expansión 72 hasta que se abre por completo. Sin embargo, el subenfriamiento SC del refrigerante en la porción de salida del condensador 20 disminuye gradualmente, y el subenfriamiento SC es cero cuando el grado de progreso es D1.
Cuando el grado de avance es D1 a D2, la temperatura del refrigerante descargado del compresor 10 todavía se controla correctamente, aunque el subenfriamiento SC del refrigerante en la porción de salida del condensador 20 es cero. Sin embargo, la cantidad de refrigerante líquido en el receptor 73 disminuye, y el refrigerante líquido no está presente en el receptor 73 cuando el grado de avance es D2. En esta fase, el grado de apertura de la segunda válvula de expansión 72 está completamente abierto.
Cuando el grado de avance es D2 a D3, el subenfriamiento SC del refrigerante en la porción de salida del condensador 20 es cero, y el refrigerante líquido no está presente en el receptor 73. En esta fase, el grado de apertura de la primera válvula de expansión 71 aumenta para aumentar la cantidad de refrigerante que fluye hacia la vía de flujo de inyección. Sin embargo, la temperatura TH del refrigerante descargado del compresor 10 llega a ser superior a la del estado óptimo. A continuación, cuando el grado de avance es D3, el grado de apertura de la primera válvula de expansión 71 es completamente abierto.
Como se muestra en la figura 4, en un proceso en el que se produce escasez de refrigerante, tanto la primera válvula de la cámara de expansión 71 como la segunda válvula de la cámara de expansión 72 se abren completamente. Dado que la segunda válvula de expansión 72 se abre completamente en una fase anterior, la escasez de refrigerante puede detectarse en una fase anterior cuando la escasez de refrigerante se determina en función del grado de apertura de la segunda válvula de expansión 72. En la presente realización, se determina que el refrigerante es insuficiente cuando un período de tiempo durante el cual el grado de apertura de la segunda válvula de expansión 72 está completamente abierto alcanza el período de tiempo de determinación. En consecuencia, un usuario puede ser notificado de la escasez de refrigerante en una fase temprana.
Segunda realización
La primera realización ha descrito el caso que utiliza el refrigerante para el cual el subenfriamiento SC se puede calcular a partir de la temperatura T1 y la presión PH, es decir, el refrigerante utilizado con la presión en el condensador inferior a una presión crítica. En los últimos años, se ha considerado la adopción de refrigerante natural con un potencial de calentamiento global bajo, y refrigerante utilizado con una presión en el condensador mayor o igual a la presión crítica, tales como CO2 , puede ser adoptado. Una segunda realización describirá la detección de escasez de refrigerante en un caso en el que se adopte dicho refrigerante.
La figura 5 es un diagrama de configuración general de un aparato de ciclo de refrigeración de acuerdo con la segunda realización. Cabe señalar que la figura 5 muestra funcionalmente la relación de conexión y la configuración de disposición de los dispositivos en el aparato del ciclo de refrigeración, y no muestra necesariamente una disposición en un espacio físico.
Con referencia a la figura 5, un aparato de ciclo de refrigeración 1A incluye una unidad exterior 2A, dispositivo de carga 3 y tuberías 84 y 88. Dado que el dispositivo de carga 3 y las tuberías 84 y 88 son las mismas que las de la primera realización, no se repetirá la descripción al respecto.
La unidad exterior 2A incluye un sensor de temperatura 123 en lugar del sensor de presión 112 y un controlador 100A en lugar del controlador 100, en la configuración de la unidad exterior 2 mostrada en la figura 1. Dado que otros componentes de la unidad exterior 2A son los mismos que los de la unidad exterior 2, no se repetirá la descripción al respecto.
El sensor de temperatura 123 detecta una temperatura del aire exterior TA, que es una temperatura ambiente de la unidad exterior 2A, y emite un valor de detección de la misma al controlador 100A.
El controlador 100A incluye la CPU 102, memoria 104, memorias intermedias de entrada/salida (no mostradas) para la entrada/salida de varias señales y similares. La CPU 102 expande los programas almacenados en la ROM en la RAM o similar y ejecuta los programas. Los programas almacenados en la ROM son programas que describen procedimientos de procesamiento del controlador 100A. De acuerdo con estos programas, el controlador 100A realiza el control de los dispositivos en la unidad exterior 2A. Este control puede ser procesado no solo por software sino también por hardware dedicado (circuitos electrónicos).
El controlador 100A controla por realimentación la primera válvula de expansión 71 de modo que la temperatura TH del refrigerante descargado del compresor 10 coincida con una temperatura objetivo. Dado que el control de la primera válvula de expansión 71 es el mismo que el control en la primera realización que se muestra en la figura 2, no se repetirá la descripción al respecto.
Además, en el funcionamiento a normal, el controlador 100A retroalimenta los controles de la segunda válvula de expansión 72 de modo que la temperatura T1 del refrigerante a la salida del condensador 20 coincida con una temperatura objetivo, para asegurar el subenfriamiento SC del refrigerante a la salida del condensador 20. En esta ocasión, en la segunda realización, la detección de escasez de refrigerante también se realiza simultáneamente.
Cabría señalar que, en la presente memoria descriptiva, para facilitar la descripción, un dispositivo que enfría el refrigerante como el CO2 en estado supercrítico también se denominará condensador 20. Además, en la presente memoria descriptiva, para facilitar la descripción, una cantidad de disminución de una temperatura de referencia del refrigerante en el estado supercrítico también se denominará subenfriamiento. En la segunda realización, la temperatura de referencia se establece en TA+a, donde TA es la temperatura del aire exterior medida por el sensor de temperatura 123, y la cantidad de disminución tiene un valor objetivo de 5 K (kelvin), por ejemplo.
También en la segunda realización, la escasez de refrigerante se puede detectar en una fase temprana mediante el procesamiento del diagrama de flujo que se muestra en la figura 3, calculando el subenfriamiento SC como una diferencia entre la temperatura TA+a y la temperatura T1.
En el caso de que la presión en el condensador 20 pueda exceder la presión crítica como en la segunda realización, si el receptor 73 se proporciona en una porción de presión intermedia, se hace posible almacenar el refrigerante líquido de presión intermedia dentro del receptor 73 incluso cuando la presión en la porción de alta presión del circuito principal de refrigerante es alta y el refrigerante está en estado supercrítico. De este modo, la presión de diseño del recipiente del receptor 73 se puede establecer para que sea menor que la de la porción de alta presión, y también se puede lograr una reducción de costes adelgazando el recipiente.
Las unidades exteriores y los aparatos de ciclo de refrigeración de la primera y segunda realizaciones descritas anteriormente se resumirán con referencia a los dibujos nuevamente.
La presente invención se refiere a la unidad exterior 2 del aparato de ciclo de refrigeración 1 y la unidad exterior 2A del aparato de ciclo de refrigeración 1A, siendo cada unidad exterior conectable al dispositivo de carga 3 incluyendo la válvula de expansión 50, que es un dispositivo de expansión, y el evaporador 60. La unidad exterior 2 que se muestra en la figura 1 y la unidad exterior 2A que se muestra en la figura 5 incluyen un puerto de salida de refrigerante PO2 y un puerto de entrada de refrigerante PI2 para conectar al dispositivo de carga 3, primera trayectoria de flujo F1, compresor 10, condensador 20, segunda trayectoria de flujo F2, primera válvula de expansión 71, receptor 73, segunda válvula de expansión 72 y controlador 100 o 100A. La primera trayectoria de flujo F1, que es una trayectoria de flujo desde el puerto de entrada de refrigerante PI2 al puerto de salida de refrigerante PO2, está configurado para formar, junto con el dispositivo de carga 3, una trayectoria de flujo de circulación a través de la cual circula el refrigerante. El compresor 10 y el condensador 20 están dispuestos en la primera trayectoria de flujo F1 en orden desde el puerto de entrada de refrigerante PI2 hacia el puerto de salida de refrigerante PO2. La segunda trayectoria de flujo F2 está configurada para bifurcarse desde una porción de la primera trayectoria de flujo F1 entre el condensador 20 y el puerto de salida de refrigerante PO2, y para regresar, a un compresor 10, el refrigerante que ha pasado por el condensador 20. La primera válvula de expansión 71, el receptor 73 y la segunda válvula de expansión 72 están dispuestos en la segunda trayectoria de flujo F2 en orden desde un punto de bifurcación donde la segunda trayectoria de flujo F2 se bifurca desde la primera trayectoria de flujo F1. Los controladores 100 y 100A están configurados para controlar el compresor 10 y la primera y segunda válvulas de expansión 71 y 72. Los controladores 100 y 100a están configurados para notificar que el refrigerante es insuficiente cuando un período de tiempo durante el cual el grado de apertura de la segunda válvula de expansión 72 está en un límite superior excede un período de tiempo de determinación.
Al detectar la escasez del refrigerante tal como se ha descrito anteriormente, la escasez de refrigerante puede detectarse en una fase temprana en la configuración en la que el receptor 73 está dispuesto en la trayectoria del flujo de inyección, y puede evitarse la degradación de la capacidad del aparato del ciclo de refrigeración y la fuga continua del refrigerante.
Preferentemente, la unidad exterior 2 que se muestra en la figura 1 y la unidad exterior 2A que se muestra en la figura 5 incluyen además un primer sensor de temperatura 121 configurado para detectar la temperatura T1 en una porción de salida de refrigerante del condensador 20 en la primera trayectoria de flujo F1. Los controladores 100 y 100A están configurados para controlar el grado de apertura de la segunda válvula de expansión 72 según una salida del primer sensor de temperatura 121.
Más preferentemente, la unidad exterior 2 que se muestra en la figura 1 incluye además un sensor de presión 111 configurado para detectar la presión PH del refrigerante en la porción de salida de refrigerante del condensador 20 en la primera trayectoria de flujo F1. Cuando el período de tiempo durante el cual el grado de apertura de la segunda válvula de expansión 72 está en el límite superior excede el período de tiempo de determinación, y el subenfriamiento SC del refrigerante calculado en base a la salida del primer sensor de temperatura 121 y la salida del sensor de presión 111 es no es igual a un valor objetivo, el controlador 100 determina que el refrigerante es insuficiente.
Más preferentemente, el refrigerante utilizado en la configuración mostrada en la figura 1 es un refrigerante utilizado con una presión en el condensador 20 inferior a una presión crítica.
Más preferentemente, la unidad exterior 2A que se muestra en la figura 5 incluye además un segundo sensor de temperatura 123 configurado para detectar la temperatura TA del aire exterior que se suministrará al condensador 20. Cuando el período de tiempo durante el cual el grado de apertura de la segunda válvula de expansión 72 está en el límite superior excede el período de tiempo de determinación, y la diferencia entre la temperatura de detección del primer sensor de temperatura 121 y la temperatura de detección del segundo sensor de temperatura 123 es menor que un valor de determinación, el controlador 100A determina que el refrigerante es insuficiente.
Más preferentemente, el refrigerante usado en la configuración mostrada en la figura 5 es dióxido de carbono usado con una presión en el condensador 20 que es mayor o igual a la presión crítica.
En otro aspecto, la presente invención se refiere a un aparato de ciclo de refrigeración que incluye la unidad exterior según cualquiera de las descripciones anteriores y el dispositivo de carga.
Debe entenderse que las realizaciones divulgadas en este documento son ilustrativas y no restrictivas en ningún aspecto. El ámbito de la presente invención aparece definido por el ámbito de las reivindicaciones, en lugar de la descripción de la las realizaciones descritas anteriormente, y pretende incluir cualquier modificación dentro del ámbito y significado equivalente a los ámbito de las reivindicaciones.
Lista de signos de referencia
1, 1A: aparato de ciclo de refrigeración; 2, 2A: unidad exterior; 3: dispositivo de carga; 10: compresor; 20: condensador; 22: ventilador; 50: válvula de expansión; 60: evaporador; 70: dispositivo limitador de caudal; 71: primera válvula de expansión; 72: segunda válvula de expansión; 73: receptor; 80, 81,84, 85, 88, 89, 91, 92, 93, 94: tubería; 100, 100A: controlador; 101: dispositivo de notificación; 104: memoria; 110, 111, 112: sensor de presión; 120, 121, 123: sensor de temperatura; F1, F2: trayectoria de flujo; G1: puerto de succión; G2: puerto de descarga; G3: puerto de presión intermedia; PI2, PI3: puerto de entrada de refrigerante; PO2, PO3: puerto de salida de refrigerante.

Claims (7)

REIVINDICACIONES
1. Una unidad exterior (2) de un aparato de ciclo de refrigeración, siendo la unidad exterior (2) conectable a un dispositivo de carga (3) que incluye un dispositivo de expansión (50) y un evaporador (60), comprendiendo la unidad exterior:
un puerto de salida de refrigerante y un puerto de entrada de refrigerante para conectar al dispositivo de carga; una primera trayectoria de flujo (F1), que es una trayectoria de flujo desde el puerto de entrada de refrigerante hasta el puerto de salida de refrigerante, estando la primera trayectoria de flujo configurada para formar, junto con el dispositivo de carga, una trayectoria de flujo de circulación a través de la cual circula el refrigerante; un compresor (10) y un condensador (20) dispuestos en la primera trayectoria de flujo (F1) en orden desde el puerto de entrada de refrigerante (PI2) hacia el puerto de salida de refrigerante (PO2);
una segunda trayectoria de flujo (F2) configurada para bifurcarse desde una porción del primer trayectoria de flujo (F1) entre el condensador (20) y el puerto de salida de refrigerante (PO2), y para regresar, al compresor (10), el refrigerante que ha pasado a través del condensador (10);
una primera válvula de expansión (71), un receptor (73) y una segunda válvula de expansión (72) dispuesta en la segunda trayectoria de flujo (F2) en orden desde un punto de bifurcación donde la segunda trayectoria de flujo (F2) se bifurca desde la primera trayectoria de flujo (F1); y
un controlador (100) configurado para controlar el compresor (10) y la primera y segunda válvulas de expansión (71, 72), estando configurado el controlador (100) para notificar que el refrigerante es insuficiente cuando un período de tiempo para el cual un grado de apertura de la segunda válvula de expansión (72) está en un límite superior excede un período de tiempo de determinación.
2. La unidad exterior (2, 2A) de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además un primer sensor de temperatura (121) configurado para detectar una temperatura del refrigerante en una porción de salida de refrigerante del condensador (20) en la primera trayectoria de flujo (F1), en la que
el controlador (100, 100A) está configurado para controlar el grado de apertura de la segunda válvula de expansión (72) según una salida del primer sensor de temperatura (121).
3. La unidad exterior (2) de acuerdo con la reivindicación 2, que comprende además un sensor de presión (111) configurado para detectar una presión del refrigerante en la porción de salida de refrigerante del condensador (20) en la primera trayectoria de flujo (F1), en la que
cuando el período de tiempo durante el cual el grado de apertura de la segunda válvula de expansión (72) está en el límite superior excede el período de tiempo de determinación, y un subenfriamiento del refrigerante calculado en base a la salida del primer sensor de temperatura (121) y una salida del sensor de presión (111) no es igual a un valor objetivo, el controlador (100) determina que el refrigerante es insuficiente.
4. La unidad exterior de acuerdo con la reivindicación 3, en la que el refrigerante es un refrigerante usado con una presión en el condensador (20) siendo inferior a una presión crítica.
5. La unidad exterior (2A) de acuerdo con la reivindicación 2, que comprende además un segundo sensor de temperatura (123) configurado para detectar una temperatura del aire exterior que se suministrará al condensador (20),
en la que cuando el período de tiempo durante el cual el grado de apertura de la segunda válvula de expansión (72) está en el límite superior excede el período de tiempo de determinación, y una diferencia entre una temperatura de detección del primer sensor de temperatura (121) y una temperatura de detección del segundo sensor de temperatura (123) es más pequeña que un valor de determinación, el controlador (100A) determina que el refrigerante es insuficiente.
6. La unidad exterior de acuerdo con la reivindicación 5, en la que el refrigerante es dióxido de carbono usado con una presión en el condensador (20) que es mayor o igual a una presión crítica.
7. Un aparato de ciclo de refrigeración que comprende:
la unidad exterior (2, 2A) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6; y
el dispositivo de carga (3).
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