BR122019017243B1

BR122019017243B1 - Aparelho de refrigeração

Info

Publication number: BR122019017243B1
Application number: BR122019017243-9A
Authority: BR
Inventors: Michio Moriwaki; Hideki Hara; Shuji Furui
Original assignee: Daikin Industries, Ltd.
Priority date: 2008-02-29
Filing date: 2009-02-24
Publication date: 2021-06-15
Also published as: EP2246649A4; US20100326129A1; EP2246649B1; WO2009107364A1; EP2246649A1; ES2634625T5; CN101946135B; JP2009257652A; ES2634625T3; BRPI0906025B1; EP2246649B2; CN101946135A; BRPI0906025A2

Abstract

um circuito refrigerador no qual é realizado um ciclo de refrigeração, é acomodado em um compartimento. é fornecido um circuito de condutor de calor, que é conectado ao circuito refrigerador através de um trocador de calor da parte de utilização e que supre um meio condutor de calor que troca calor com o refrigerante no trocador de calor, até um objeto de utilização de calor previamente determinado. como o refrigerante do circuito refrigerador, o qual é representado por uma fórmula molecular c3hmfn (observe-se que m e n são números inteiros, maiores ou iguais a 1 e menores ou iguais a 5 e é satisfeita uma relação representada por uma expressão m + n = 6); e que possui uma única ligação dupla em uma estrutura molecular, ou uma mistura refrigerante que contém esse refrigerante.

Description

[001] O presente pedido consiste em pedido dividido do pedido de patente PI 0906025-1, de 24/02/2009.

ESTADO DA TÉCNICA DA INVENÇÃO

[002] A presente invenção refere-se a um aparelho de refrigeração que inclui um circuito refrigerador no qual é realizado um ciclo de refrigeração.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA

[003] Convencionalmente, um aparelho de refrigeração que inclui um circuito refrigerador no qual é realizado um ciclo de refrigeração foi amplamente aplicado a condicionadores de ar, sistemas de fornecimento de água quente, etc.

[004] O Documento de Patente 1 descreve o aparelho de refrigeração desse tipo. O aparelho de refrigeração inclui um circuito refrigerador que é um circuito fechado preenchido por refrigerante. Um compressor, um condensador, uma válvula de expansão e um evaporador são conectados ao circuito refrigerador. Ao operar o compressor, o refrigerante comprimido no compressor é condensado por liberação de calor para o ar no condensador. A pressão do refrigerante condensado no condensador é reduzida pela válvula de expansão e, em seguida, esse refrigerante é evaporado no evaporador. O refrigerante evaporado é sugado para o compressor para que seja novamente comprimido.

[005] No circuito refrigerador do Documento de Patente 1, utiliza-se refrigerante, que é representado por uma fórmula molecular C3HmFn (observe-se que “m” e “n” são números inteiros maiores ou iguais a 1 e menores ou iguais a 5 e é satisfeita uma relação representada por uma expressão m + n = 6); e que possui uma única ligação dupla em uma estrutura molecular. O refrigerante possui excelentes propriedades como refrigerante do ciclo de refrigeração e um coeficiente de performance (COP) do aparelho de refrigeração foi aprimorado. Sabe-se, além disso, que o refrigerante não contém átomos de cloro, átomos de bromo etc. e não contribui para a destruição da camada de ozônio. Além disso, o Documento de Patente 1 descreve uma mistura refrigerante (mistura refrigerante zeotrópica) do refrigerante que é representado pela fórmula molecular descrita acima e que contém a única ligação dupla na estrutura molecular e outro refrigerante (R-22, R-32 etc.).

LISTA DE CITAÇÕES

[006] Documento de Patente

[007] Documento de Patente 1: Pedido de Patente Japonês n° 04-110388

RESUMO DA INVENÇÃO PROBLEMA TÉCNICO

[008] De acordo com descrito acima, o refrigerante descrito no Documento de Patente 1 possui propriedades que incluem o COP teórico relativamente alto e baixo potencial de aquecimento global (GWP). Desta forma, o refrigerante é utilizado no ciclo de refrigeração, de forma a fornecer um aparelho de refrigeração inofensivo ao meio ambiente com alta eficiência de operação. O refrigerante é denominado, entretanto, “refrigerante sob baixa pressão” com ponto de ebulição relativamente alto e possui propriedades que tendem a aumentar uma influência de uma perda de pressão de refrigerante em um capilar de refrigeração. Desta forma, por uso do refrigerante, a entrada etc. do compressor aumenta devido à influência da perda de pressão no capilar de refrigeração e, portanto, existe a possibilidade de degradação da eficiência real de operação. Particularmente, se um capilar de refrigeração entre o compressor e outro trocador de calor for relativamente longo, a influência da queda de pressão é notadamente maior, de forma a prejudicar ainda mais a eficiência da operação.

[009] A presente invenção foi elaborada em face do anteriormente visto e é um objeto da presente invenção fornecer um aparelho de refrigeração com alta eficiência de operação.

SOLUÇÃO DO PROBLEMA

[010] Um primeiro aspecto da presente invenção refere-se a um aparelho de refrigeração, em que o aparelho de refrigeração inclui um circuito refrigerador (11) no qual um compressor (12), um trocador de calor da parte da fonte de calor (13), um mecanismo de expansão (15) e um trocador de calor da parte de utilização (14) são conectados entre si e é realizado um ciclo de refrigeração por meio da circulação de refrigerante; e um compartimento (10a) no qual todo o circuito refrigerador (11) é acomodado. O refrigerante do circuito refrigerador (11) é um refrigerante que é representado por uma fórmula molecular C3HmFn (observe-se que “m” e “n” são números inteiros, maiores ou iguais a 1 e menores ou iguais a 5 e é satisfeita uma relação representada por uma expressão m + n = 6), e que possui uma única ligação dupla em uma estrutura molecular, ou uma mistura refrigerante que contém o refrigerante.

[011] No circuito refrigerador (11) do primeiro aspecto da presente invenção, o ciclo de refrigeração é realizado por circulação do refrigerante. Nesse estado, assim como o refrigerante do circuito refrigerador (11), o refrigerante (refrigerante com um único componente) que é representado pela fórmula molecular C3HmFn (observe-se que m = 1 a 5, n = 1 a 5 e m + n = 6), e que possui a única ligação dupla na estrutura molecular, ou a mistura refrigerante que contém esse refrigerante é utilizada. O refrigerante possui COP teórico relativamente alto e, portanto, pode-se realizar um ciclo de refrigeração com alto COP no circuito refrigerador (11) de acordo com a presente invenção. Além disso, o refrigerante possui propriedades que incluem potencial de aquecimento global (GWP) relativamente mais baixo em comparação com o de R410A que é o principal refrigerante utilizado atualmente, de forma a fornecer um aparelho de refrigeração inofensivo ao meio ambiente. Por outro lado, o refrigerante é denominado “refrigerante sob baixa pressão” e, portanto, é susceptível à influência de uma queda na pressão em um capilar de refrigeração do circuito refrigerador (11).

[012] Na presente invenção, todo o circuito refrigerador (11) é acomodado no compartimento (10a). Isso encurta o comprimento do capilar de refrigeração do compressor (12) até outro trocador de calor da parte de utilização (o trocador de calor da parte da fonte de calor (13) ou o trocador de calor da parte da utilização

[013] (14)) no compartimento (10a). Consequentemente, a influência da queda na pressão no circuito refrigerador (11) pode ser minimizada, de forma a maximizar a eficiência de operação real sobre o ciclo de refrigeração.

[014] Um segundo aspecto da presente invenção refere-se ao aparelho de refrigeração do primeiro aspecto da presente invenção, que inclui adicionalmente um circuito condutor de calor (20, 30, 51) que é conectado ao circuito refrigerador (11) por meio do trocador de calor da parte da utilização (14) e fornece um condutor de calor que troca calor com o refrigerante no trocador de calor da parte de utilização (14) para um objeto de utilização de calor previamente determinado (3, 4, 5, 6).

[015] No segundo aspecto da presente invenção, o circuito refrigerador (11) é conectado ao circuito condutor de calor (20, 30, 51) por meio do trocador de calor da parte de utilização (14). No circuito refrigerador (11), o ciclo de refrigeração é realizado por meio de circulação do refrigerante. Consequentemente, no trocador de calor da parte de utilização (14), o refrigerante libera calor para o meio condutor de calor do circuito condutor de calor (20, 30, 51) ou absorve calor do meio condutor de calor do circuito condutor de calor (20, 30, 51). Isso significa que, no trocador de calor da parte de utilização (14), calor é trocado entre o refrigerante do circuito refrigerador (11) e o meio condutor do circuito condutor de calor (20, 30, 51). O meio condutor de calor resfriado ou aquecido no trocador de calor da parte de utilização (14) é fornecido para o objeto de utilização de calor previamente determinado (3, 4, 5, 6).

[016] De acordo com descrito acima, na presente invenção, o circuito refrigerador (11) é disposto separadamente do circuito do meio condutor de calor (20, 30, 51) e o meio condutor de calor do circuito condutor de calor (20, 30, 51) é enviado para o objeto de utilização de calor previamente determinado (3, 4, 5, 6). Desta forma, a extensão do capilar do circuito refrigerador (11) pode ser reduzida mediante controle da temperatura do objeto de utilização de calor previamente determinado (3, 4, 5, 6). Consequentemente, a influência da perda de pressão no circuito refrigerador (11) pode ser minimizada, de forma a aumentar a eficiência de operação real sobre o ciclo de refrigeração.

[017] Um terceiro aspecto da presente invenção refere-se ao aparelho de refrigeração de acordo com o segundo aspecto da presente invenção, no qual o trocador de calor da parte de utilização (14) serve de trocador de calor da parte de utilização (14) para aquecer o meio condutor de calor do circuito condutor de calor (20, 30, 51) pelo refrigerante do circuito refrigerador (11).

[018] No trocador de calor da parte de utilização (14) de acordo com o terceiro aspecto da presente invenção, o meio condutor de calor do circuito condutor de calor (20, 30, 51) é aquecido pelo refrigerante do circuito refrigerador (11). O meio condutor de calor aquecido é canalizado para o objeto de utilização de calor previamente determinado (3, 4, 5, 6) e é utilizado em seguida para aquecimento do objeto de utilização de calor (3, 4, 5, 6).

[019] Um quarto aspecto da presente invenção refere-se ao aparelho de refrigeração de acordo com o terceiro aspecto da presente invenção, em que o objeto de utilização de calor é um aquecedor de água (3, 4) para gerar água quente.

[020] No quarto aspecto da presente invenção, o condutor de calor aquecido no trocador de calor da parte de utilização (14) é canalizado para o aquecedor de água (3, 4) e, em seguida, é utilizado para gerar água quente.

[021] Um quinto aspecto da presente invenção refere-se ao aparelho de refrigeração de acordo com o terceiro aspecto da presente invenção, em que o alvo de utilização de calor é um aquecedor de piso (5) para aquecer uma superfície de piso.

[022] No quinto aspecto da presente invenção, o meio condutor de calor aquecido no trocador de calor da parte de utilização (14) é canalizado para o aquecedor de piso (5) e é utilizado em seguida para aquecer a superfície do piso.

[023] Um sexto aspecto da presente invenção refere-se ao aparelho de refrigeração de acordo com o segundo aspecto da presente invenção, no qual o trocador de calor a placas serve de trocador de calor de resfriamento (14) para resfriar o meio condutor de calor do circuito condutor de calor (20, 30, 51) pelo refrigerante do circuito refrigerador (11).

[024] No sexto aspecto da presente invenção, o meio condutor de calor do circuito condutor de calor (20, 30, 51) é resfriado pelo refrigerante do circuito refrigerador (11). O meio condutor de calor resfriado é canalizado para o objeto de utilização de calor previamente determinado (3, 4, 5, 6) e é utilizado em seguida para resfriamento do objeto de utilização de calor (6).

[025] Um sétimo aspecto da presente invenção refere-se ao aparelho de refrigeração de acordo com o sexto aspecto da presente invenção, em que o objeto de utilização de calor é um refrigerador (6) para gerar calor de resfriamento.

[026] No sétimo aspecto da presente invenção, o meio condutor de calor resfriado no trocador de calor de resfriamento (14) é fornecido para o refrigerador (6) e, em seguida, utilizado, por exemplo, para resfriar uma sala ou refrigerar/resfriar o lado interno de um recipiente.

[027] Um oitavo aspecto da presente invenção refere-se ao aparelho de refrigeração de acordo com qualquer um dentre o segundo e oitavo aspecto da presente invenção, no qual o circuito condutor de calor (20, 30, 51) circula água que é um meio condutor de calor.

[028] No trocador de calor da parte de utilização (14) de acordo com o oitavo aspecto da presente invenção, a água do circuito de condutor de calor (20, 30, 51) é aquecida ou resfriada pelo refrigerante do circuito refrigerador (11). A água aquecida ou resfriada no trocador de calor a placas (14) é canalizada para o objeto de utilização de calor previamente determinado (3, 4, 5, 6).

[029] Um nono aspecto da presente invenção refere-se ao aparelho de refrigeração de acordo com qualquer um dos primeiro a oitavo aspectos da presente invenção, em que o refrigerante que é representado pela fórmula molecular C3HmFn (observe-se que “m” e “n” são números inteiros maiores ou iguais a 1 e menores ou iguais a 5 e a relação representada pela expressão m + n = 6 é satisfeita) e que contém a única ligação dupla na estrutura molecular é 1-propeno, 2,3,3,3 - tetrafluor.

[030] No nono aspecto da presente invenção, o refrigerante (refrigerante de componente único) que contém 1- propeno, 2,3,3,3 - tetrafluor ou a mistura refrigerante que contém esse refrigerante é utilizado como o refrigerante do circuito refrigerador (11). O refrigerante possui COP teórico relativamente alto, de forma a aumentar o COP teórico no circuito refrigerador (11). Além disso, o refrigerante possui propriedades que incluem o potencial de aquecimento global (GWP) relativamente mais baixo em comparação com o de R410A, que é o principal refrigerante utilizado atualmente, de forma a disponibilizar um aparelho de refrigeração inofensivo ao meio ambiente. Por outro lado, 1-propeno, 2,3,3,3 - tetrafluor é refrigerante sob baixa pressão e susceptível à influência da perda de pressão. Na presente invenção, entretanto, o circuito refrigerador (11) é completamente acomodado no compartimento (10a), de forma a reduzir o comprimento do capilar refrigerante. Consequentemente, como no primeiro aspecto da presente invenção, pode ser maximizada a eficiência de operação sobre o ciclo de refrigeração.

[031] Um décimo aspecto da presente invenção refere-se ao aparelho de refrigeração de acordo com qualquer um dos primeiro ao nono aspectos da presente invenção, em que o refrigerante do circuito refrigerador (11) é uma mistura refrigerante que contém difluormetano.

[032] No décimo aspecto da presente invenção, a mistura refrigerante contém o refrigerante representado pela fórmula molecular descrita acima, possui a única ligação dupla na estrutura molecular e utiliza-se difluormetano como o refrigerante do circuito refrigerador (11). Neste estado, difluormetano é o chamado “refrigerante sob alta pressão”. Desta forma, adiciona-se difluormetano ao refrigerante representado pela fórmula molecular descrita acima, de forma a reduzir a influência da perda de pressão do refrigerante sobre a eficiência de operação do aparelho de refrigeração. Consequentemente, a eficiência de operação real sobre o ciclo de refrigeração pode ser aprimorada.

[033] Um décimo-primeiro aspecto da presente invenção refere-se ao aparelho de refrigeração de acordo com qualquer um dos primeiro ao décimo aspectos da presente invenção, em que o refrigerante do circuito refrigerador (11) é uma mistura refrigerante que contém pentafluoretano.

[034] No décimo-primeiro aspecto da presente invenção, a mistura refrigerante contém o refrigerante representado pela fórmula molecular descrita acima e possui a única ligação dupla na estrutura molecular e utiliza-se pentafluoretano como o refrigerante do circuito refrigerador (11). O refrigerante representado pela fórmula molecular descrita acima e que possui a única ligação dupla na estrutura molecular é um refrigerante com baixa inflamabilidade, mas não há possibilidade de que esse refrigerante não pegue fogo. Desta forma, na presente invenção, pentafluoretano, que é um refrigerante não inflamável, é adicionado ao refrigerante representado pela fórmula molecular descrita acima e que possui a única ligação dupla na estrutura molecular.

VANTAGENS DA INVENÇÃO

[035] Na presente invenção, o refrigerante que é representado pela fórmula molecular C3HmFn (observe-se que m = 1 a 5, n = 1 a 5 e m + n = 6) e que possui a única ligação dupla na estrutura molecular, ou a mistura refrigerante que contém esse refrigerante, é utilizado como o refrigerante do circuito refrigerador (11). O refrigerante possui COP teórico relativamente alto e, portanto, aumenta o COP teórico do circuito refrigerador (11). Desta forma, a conservação de energia do aparelho de refrigeração pode ser aprimorada. Além disso, o refrigerante possui propriedades que incluem o potencial de aquecimento global (GWP) relativamente mais baixo em comparação com o de R410A que é o principal refrigerante utilizado atualmente, de forma a fornecer o aparelho de refrigeração inofensiva ao o meio ambiente.

[036] Além disso, na presente invenção, o circuito refrigerador (11) é completamente acomodado no compartimento (10a). Isso reduz o comprimento do capilar refrigerador do circuito refrigerador (11), de forma a minimizar a influência da queda de pressão. Consequentemente, no aparelho de refrigeração de acordo com a presente invenção, a eficiência de operação real pode ser aprimorada, de forma a aumentar adicionalmente a conservação de energia do aparelho de refrigeração.

[037] No segundo aspecto da presente invenção, o circuito refrigerador (11) é fornecido separadamente do circuito condutor de calor (20, 30, 51), de forma a reduzir adicionalmente o comprimento do cano do circuito refrigerador (11). Consequentemente, a influência da queda de pressão pode ser adicionalmente minimizada, de forma a aumentar adicionalmente a eficiência de operação real. Além disso, o comprimento do capilar do circuito refrigerador (11) é reduzido, de forma a reduzir o tamanho do compartimento (10a) no qual é acomodado o circuito refrigerador (11).

[038] Segundo os terceiro a quinto aspectos da presente invenção, o aparelho de refrigeração com alto COP pode aquecer o objeto de utilização de calor previamente determinado (os aquecedores de água (3, 4) ou o aquecedor de piso (5)). Além disso, segundo o sexto ou o sétimo aspecto da presente invenção, o aparelho de refrigeração com alto COP pode resfriar o objeto de utilização de calor previamente determinado (o refrigerador (6)). Além disso, segundo o oitavo aspecto da presente invenção, a água, que é o meio de condutor de calor que circula no circuito condutor de calor (20, 30, 51), de forma a disponibilizar o circuito condutor de calor (20, 30, 51) a custo relativamente baixo.

[039] No nono aspecto da presente invenção, o refrigerante que contém 21-propeno, 2,3,3,3 - tetrafluor ou a mistura refrigerante que contém esse refrigerante é utilizado como o refrigerante do circuito refrigerador (11), de forma a fornecer o aparelho de refrigeração com alto COP. Além disso, o refrigerante possui propriedades que incluem o potencial de aquecimento global (GWP) relativamente mais baixo em comparação com o de R410A que é o principal refrigerante utilizado atualmente, de forma a disponibilizar o aparelho de refrigeração inofensivo ao meio ambiente.

[040] No décimo aspecto da presente invenção, difluormetano que é o chamado “refrigerante sob alta pressão” é adicionado ao refrigerante representado pela fórmula molecular descrita acima e que possui a única ligação dupla na estrutura molecular. Isso reduz a influência da queda de pressão do refrigerante sobre a eficiência de operação do aparelho de refrigeração, de forma a aumentar a eficiência de operação real do aparelho de refrigeração.

[041] No décimo-primeiro aspecto da presente invenção, pentafluoretano, que é o refrigerante não inflamável, é adicionado ao refrigerante representado pela fórmula molecular descrita acima e que possui a única ligação dupla na estrutura molecular. Desta forma, o refrigerante do circuito refrigerador (11) torna-se imune a chamas, de forma a aumentar a segurança do aparelho de refrigeração.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[042] A Fig. 1 é um diagrama esquemático de configuração de um aparelho de refrigeração de acordo com uma primeira realização.

[043] A Fig. 2 é um diagrama esquemático de configuração de um aparelho de refrigeração de acordo com uma segunda realização.

[044] A Fig. 3 é um diagrama de configuração esquemática de um aparelho de refrigeração de acordo com uma terceira realização.

DESCRIÇÃO DE CARACTERES DE REFERÊNCIA

[045] 3 Torneira (objeto de utilização de calor, fonte de água quente)

[046] 4 Banheira (objeto de utilização de calor, fonte de água quente)

[047] 5 Aquecedor de piso (objeto de utilização de calor)

[048] 6 Unidade de condicionamento de ar (objeto de utiliz ação de calor, refrigerador)

[049] 10 Sistema de fornecimento de água quente (aparelho de refrigeração)

[050] 10a Compartimento

[051] 11 Circuito refrigerador

[052] 12 Compressor

[053] 13 Trocador de calor a ar (trocador de calor da parte de utilização)

[054] 14 Trocador de calor a água (trocador de calor da parte de utilização, trocador de calor a água)

[055] 15 Válvula de expansão (mecanismo de expansão)

[056] 20 Circuito de circulação (circuito condutor de calor)

[057] 30 Circuito de utilização de água quente (circuito condutor de calor)

[058] 51 Circuito da parte do sistema de condicionamento de ar (circuito de meio de aquecimento)

DESCRIÇÃO DAS REALIZAÇÕES

[059] As realizações da presente invenção serão descritas em detalhes a seguir com referência às figuras.

PRIMEIRA REALIZAÇÃO

[060] Será descrita uma primeira realização da presente invenção. Na primeira realização, um aparelho de refrigeração de acordo com a presente invenção serve de sistema de fornecimento de água quente (10) no qual fontes de água quente tais como uma torneira (3) e uma banheira (4) são objetos de utilização de calor. De acordo com ilustrado na Fig. 1, o sistema de fornecimento de água quente (10) compreende um circuito refrigerador (11); um circuito de circulação (20); e um circuito de utilização de água quente (30). O circuito refrigerador (11) é conectado ao circuito de circulação (20) através de um trocador de calor a água (14). O circuito de circulação (20) é conectado ao circuito de utilização de água quente (30) por meio de um tanque de armazenagem de água quente (25). O circuito de circulação (20) e o circuito de utilização de água quente (30) servem de circuito condutor de calor para o fornecimento de água quente para os objetos de utilização de calor (3, 4) como condutor de calor.

[061] O circuito refrigerador (11) é um circuito fechado no qual um ciclo de refrigeração é realizado por meio de circulação de refrigerante. O circuito refrigerador (11) inclui um compressor (12); um trocador de calor a ar (13); o trocador de calor a água (14); e uma válvula de expansão (15). O trocador de calor a ar (13) é conectado a um lado de sucção do compressor (12) e o trocador de calor a água (14) é conectada a um lado de descarga do compressor (12). A válvula de expansão (15) é conectada entre o trocador de calor a ar (13) e o trocador de calor a água (14).

[062] O compressor (12) é um compressor inversor com capacidade operacional variável. O trocador de calor a ar (13) é um trocador de calor a aletas e tubos do tipo barbatana cruzada e serve de trocador de calor da parte da fonte de calor. Um ventilador externo (16) é disposto perto do trocador de calor de ar (13). A válvula de expansão (15) é uma válvula de expansão elétrica com abertura variável e serve de mecanismo de expansão.

[063] O trocador de calor a água (14) é um trocador de calor a aletas e placas e serve de trocador de calor da parte de utilização. O trocador de calor a água (14) inclui um primeiro trajeto de fluxo (14a) e um segundo trajeto de fluxo (14b). O primeiro trajeto de fluxo (14a) é conectado ao circuito refrigerador (11) e o segundo trajeto de fluxo (14b) é conectado ao circuito de circulação (20). Isso significa que o circuito de circulação (20) é conectado ao circuito refrigerador (11) por meio do trocador de calor a água (14). No trocador de calor a água (14), o calor é trocado entre o refrigerante que flui no primeiro trajeto de fluxo (14a) e água (condutor de calor) que flui no segundo trajeto de fluxo (14b). Isso significa que o trocador de calor a água (14) serve de trocador de calor de aquecimento para aquecimento de água do circuito de circulação (20) por refrigerante do circuito refrigerador (11).

[064] É fornecida uma bomba de circulação (21) no circuito de circulação (20). A bomba de circulação (21) serve de mecanismo de bomba para a transferência e circulação de água no circuito de circulação (20). Além disso, o tanque de armazenagem de água quente (25) é conectado ao circuito de circulação (20). O tanque de armazenagem de água quente (25) é um recipiente hermético cilíndrico alongado. Uma porta de fornecimento de água (26), uma porta de saída de água quente (27), uma porta de descarga de água (28) e uma porta de entrada de água quente (29) são formadas no tanque de armazenagem de água quente (25). A porta de fornecimento de água (26) e a porta de descarga de água (28) são formadas em uma seção inferior do tanque de armazenagem de água quente (25). A porta de saída de água quente (27) é formada em uma seção superior do tanque de armazenagem de água quente (25). A porta de entrada de água quente (29) é formada em uma seção mais próxima de uma parte superior de uma parede lateral do tanque de armazenagem de água quente (25). Uma extremidade do circuito de circulação (20) é conectada à porta de entrada de água quente (29) do tanque de armazenagem de água quente (25) e a outra extremidade é conectada à porta de descarga de água (28) do tanque de armazenagem de água quente (25). Isso significa que, no circuito de circulação (20), água (água quente) aquecida no trocador de calor a água (14) flui para o interior do tanque de armazenagem de água quente (25) através da porta de entrada de água quente (29) e a água na seção inferior do tanque de armazenagem de água quente (25) é sugada para o interior da bomba de circulação (21) através da porta de descarga de água (28).

[065] Um trajeto de fornecimento de água (31) e um trajeto de fornecimento de água quente (32) são formados no circuito de utilização de água quente (30). Uma parcela fluxo acima do trajeto de fornecimento de água (31) é conectada a fontes de fornecimento de água, tais como água de torneira. Uma extremidade de fluxo de saída do trajeto de fornecimento de água (31) é conectada à porta de fornecimento de água (26) do tanque de armazenagem de água quente (25). Um terminal de entrada de fluxo do trajeto de fornecimento de água quente (32) é conectado ao terminal de saída de água quente (27) do tanque de armazenagem de água quente (25). Um terminal de saída de fluxo do trajeto de fornecimento de água quente (32) ramifica-se em dois trajetos e esses trajetos ramificados são conectados a um trajeto de fluxo da parte da torneira (33) e um trajeto de fluxo da parte da banheira (34). Um terminal de saída de fluxo do trajeto de fluxo da parte da torneira (33) é conectado à torneira (3) e uma extremidade de fluxo de saída do trajeto de fluxo da parte da banheira (34) abre-se para um interior da banheira (4).

[066] Um primeiro trajeto de passagem (35) e um segundo trajeto de fornecimento de passagem (36) são formados no circuito de utilização de água quente (30). As terminações de entrada de fluxo do primeiro trajeto de passagem (35) e do segundo trajeto de passagem (36) são conectadas ao trajeto de fornecimento de água (31). Uma terminação de saída do fluxo do primeiro trajeto de passagem (35) é conectada ao trajeto de fluxo da porção da torneira (33) por meio de uma primeira válvula de mistura (37) e um terminal de saída do fluxo do segundo trajeto de passagem (36) é conectada ao trajeto de fluxo da porção da banheira (34) por meio de uma segunda válvula de mistura (38).

[067] No aparelho de refrigeração (10), o circuito refrigerador (11) é completamente acomodado em um compartimento (10a) de uma unidade de fonte de calor. Além disso, no aparelho de refrigeração (10), todo o circuito de utilização de água quente (30), o tanque de armazenagem de água quente (25), a bomba de circulação (21), etc. são acomodados em um compartimento (10b) de uma unidade de fornecimento de água quente.

[068] O circuito refrigerador (11) de acordo com a presente realização é preenchido com um refrigerante de componente único que contém HFO-1234yf (1-propeno, 2,3,3,3 - tetrafluor) como refrigerante. Uma fórmula química do HFO- 1234yf é representada por uma expressão CF3-CF=CH2.

OPERAÇÃO

[069] Será descrita uma operação do sistema de fornecimento de água quente (10). Ao operar o sistema de fornecimento de água quente (10), o compressor (12) e a bomba de circulação (21) estão em operação. Consequentemente, no circuito refrigerador (11), é realizado um ciclo de refrigeração por compressão de vapor por meio de circulação do refrigerante.

[070] No circuito refrigerador (11), o refrigerante comprimido no compressor (12) flui no primeiro trajeto de fluxo (14a) do trocador de calor a água (14). No trocador de calor a água (14), o refrigerante é resfriado e condensado pela água do circuito de circulação (20). A pressão do refrigerante condensado no trocador de calor a água (14) é reduzida pela válvula de expansão (15) e, em seguida, esse refrigerante flui para o interior do trocador de calor a ar (13). No trocador de calor a ar (13), o refrigerante é evaporado por meio de absorção de calor de ar externo. O refrigerante evaporado no trocador de calor a ar (13) é sugado para o interior do compressor (12) para que seja novamente comprimido. De acordo com descrito acima, no circuito refrigerador (11), é realizado um ciclo de refrigeração, no qual o trocador de calor a água (14) serve de condensador (radiador) e o trocador de calor de ar (13) serve de evaporador.

[071] Por outro lado, no circuito de circulação (20), a água transferida pela bomba de circulação (21) flui no segundo trajeto de fluxo (14b) do trocador de calor a água (14). No trocador de calor a água (14), a água que flui no segundo trajeto de fluxo (14b) é aquecida pelo refrigerante que flui no primeiro trajeto de fluxo (14a). O tanque de armazenagem de água quente (25) é novamente preenchido com a água (água quente) aquecida no trocador de calor a água (14). Isso gera água quente no tanque de armazenagem de água quente (25). A água quente no tanque de armazenagem de água quente (25) é canalizada para a torneira (3) e a banheira (4) através do circuito de utilização de água quente (30).

VANTAGENS DA PRIMEIRA REALIZAÇÃO

[072] Na presente realização, como refrigerante do circuito refrigerador (11), utiliza-se o refrigerante de componente único que contém HFO-1234yf (1-propeno, 2,3,3,3 - tetrafluor). O HFO-1234yf possui propriedades que incluem um COP teórico relativamente alto. Desta forma, tal refrigerante é utilizado como o refrigerante de componente único, de forma a realizar um ciclo de refrigeração com excelente eficiência de operação. Consequentemente, pode uma frequência de operação do sistema de fornecimento de água quente (10) ser aprimorada. Além disso, o HFO-1234yf possui propriedades que incluem o potencial de aquecimento global (GWP) relativamente mais baixo em comparação com o de R410A que é o principal refrigerante utilizado atualmente, de forma a fornecer um aparelho de refrigeração inofensivo ao meio ambiente.

[073] Por outro lado, o HFO-1234yf possui um ponto de ebulição relativamente alto e serve como o chamado “refrigerante de baixa pressão”. Desta forma, esse refrigerante é utilizado como o refrigerante de um único componente, o que resulta em um aumento da entrada etc. do compressor (12) devido a uma influência de uma queda na pressão do refrigerante. Consequentemente, existe uma possibilidade de degradação de uma eficiência de operação real. Na primeira realização, entretanto, o circuito refrigerador (11) é completamente acomodado no compartimento (10a). Isso reduz o comprimento do cano do circuito refrigerador (11). Além disso, na primeira realização, o circuito de circulação (20) e o circuito de utilização de água quente (30) são fornecidos separadamente do circuito de refrigeração (11) para fornecer água aquecida no trocador de calor a água (14) para os objetos de utilização de calor (a torneira (3) e a banheira (4)). Desta forma, o comprimento do cano refrigerador do circuito refrigerador (11) pode ser o mínimo necessário. Consequentemente, na primeira realização, a influência da queda de pressão do refrigerante no circuito refrigerador (11) pode ser minimizada, de forma a evitar a degradação da eficiência de operação real devido à influência da queda de pressão no circuito refrigerador (11).

SEGUNDA REALIZAÇÃO

[074] Será descrita uma segunda realização. Na segunda realização, o aparelho de refrigeração de acordo com a presente invenção serve de sistema de aquecimento de pisos (40) no qual um aquecedor de piso (5) é um objeto de utilização de calor. De acordo com ilustrado na Fig. 2, o sistema de aquecimento de pisos (40) inclui um circuito refrigerador (11) e um circuito de circulação (20), que são similares aos da primeira realização. Além disso, o sistema de aquecimento de pisos (40) compreende um circuito de utilização de água quente (30), que é um circuito fechado no qual circula água quente, e o circuito de circulação (20) e o circuito de utilização de água quente (30) servem de circuitos condutores de calor.

[075] Na segunda realização, o circuito de utilização de água quente (30) inclui o aquecedor de piso (5) e uma bomba de circulação (41). A bomba de circulação (41) é disposta em uma porção corrente acima do aquecedor de piso (5). Além disso, o aquecedor de piso (5) é instalado abaixo de um piso de um cômodo e aquece o piso por meio de água quente. Além disso, o circuito refrigerador (11) é completamente acomodado em um compartimento (10a) de uma unidade de fonte de calor.

[076] No circuito refrigerador (11) da segunda realização, utiliza-se o refrigerante de componente único que contém HFO-1234yf (1-propeno, 2,3,3,3-tetrafluor) como na primeira realização. Além disso, no circuito de circulação (20) e no circuito de utilização de água quente (30), utiliza- se água como meio condutor de calor.

OPERAÇÃO

[077] Durante a operação do sistema de aquecimento de pisos (40) de acordo com a segunda realização, um compressor (12) e duas bombas de circulação (21, 41) estão em operação. No circuito refrigerador (11), é realizado um ciclo de refrigeração similar ao da primeira realização. No circuito de circulação (20), um tanque de armazenagem de água quente (25) é novamente preenchido com água aquecida no trocador de calor a água (14) de acordo com o necessário. A água quente canalizada do tanque de armazenagem de água quente (25) para o circuito de utilização de água quente (30) flui em uma seção de troca de calor (5a) do aquecedor de piso (5). Na seção de troca de calor (5a), o calor da água quente é liberado para uma superfície de piso. Consequentemente, a superfície de piso é aquecida para aquecer a sala.

VANTAGENS DA SEGUNDA REALIZAÇÃO

[078] Na segunda realização, o refrigerante de componente único que contém o HFO-1234yf (1-propeno 2,3,3,3- tetrafluor) também é utilizado como refrigerante do circuito refrigerador (11), de forma a fornecer o sistema de aquecimento de pisos (40) com alto COP. Além disso, o circuito refrigerador (11) é completamente acomodado no compartimento (10a) e o circuito refrigerador (11) é separado dos circuitos condutores de calor (20, 30), de forma a exigir o menor comprimento necessário do cano do circuito refrigerador (11). Desta forma, na segunda realização, a influência da queda de pressão do cano refrigerador pode também ser minimizada, de forma a aumentar a eficiência de operação real do sistema de aquecimento de pisos (40).

TERCEIRA REALIZAÇÃO

[079] Será descrita uma terceira realização. Na terceira realização, o aparelho de refrigeração de acordo com a presente invenção serve como o chamado sistema de condicionamento de ar do “tipo refrigerador/bomba de aquecimento” (50), no qual diversas unidades condicionadoras de ar (6) são objetos de utilização de calor.

[080] De acordo com ilustrado na Fig. 3, um circuito refrigerador (11) de acordo com a terceira realização inclui uma válvula de comutação de quatro vias (17). A válvula de quatro vias (17) contém a primeira a quarta porta. A primeira porta é conectada a um lado de descarga de um compressor (12); a segunda porta é conectada a um lado de sucção do compressor (12); a terceira porta é conectada a uma extremidade do trocador de calor a ar (13); e a quarta porta é conectada a um terminal de um trocador de calor a água (14). A válvula de quatro vias (17) pode ser cambiada entre um estado no qual a primeira porta comunica-se com a quarta porta e a segunda porta comunica-se com a terceira porta (estado indicado por uma linha contínua na Fig. 3) e um estado no qual a primeira porta comunica-se com a terceira porta e a segunda porta comunica-se com a quarta porta (estado indicado por uma linha tracejada na Fig. 3).

[081] O sistema de condicionamento de ar (50) inclui um circuito da parte do sistema de condicionamento de ar (51). O circuito parte do sistema de condicionamento de ar (51) é conectado a um segundo trajeto de fluxo (14b) do trocador de calor a água (14) e serve de circuito condutor de calor. No circuito da parte do sistema de condicionamento de ar (51), as diversas unidades de condicionamento de ar (6) são conectadas em paralelo. As unidades de condicionamento de ar (6) são instaladas em um teto, etc. de um cômodo de uma construção, etc. A unidade de condicionamento de ar (6) atende a um ventiloconvector, que inclui um trocador de calor interno e um ventilador interno. Além disso, o circuito refrigerador (11) é completamente acomodado em um compartimento (10a) de uma unidade de fonte de calor.

[082] No circuito refrigerador (11) de acordo com a terceira realização, utiliza-se o refrigerante de componente único que contém HFO-1234yf (1-propeno 2,3,3,3- tetrafluor) como nas realizações anteriores. Além disso, no circuito da parte do sistema de condicionamento de ar (51), utiliza-se água como meio condutor de calor.

OPERAÇÃO

[083] No sistema de condicionamento de ar (50), cada uma das unidades de condicionamento de ar (6) comuta-se entre uma operação de resfriamento e uma operação de aquecimento.

[084] Na operação de resfriamento, a válvula de de quatro vias (17) do circuito refrigerador (11) encontra-se no estado indicado pela linha tracejada na Fig. 3. Consequentemente, no circuito refrigerador (11), é realizado um ciclo de refrigeração, no qual o trocador de calor a ar (13) serve de condensador (radiador) e o trocador de calor a água (14) serve de evaporador. Isso significa que, no circuito de condicionamento de ar à parte (51), a água que flui no segundo trajeto de fluxo (14b) do trocador de calor a água (14) é resfriada pelo refrigerante que flui em um primeiro trajeto de fluxo (14). A água resfriada no trocador de calor a água (14) é enviada para cada uma das unidades de condicionamento de ar (6). Na unidade de condicionamento de ar (6), o ar ambiente é resfriado pela água. De acordo com descrito acima, na operação de resfriamento, o trocador de calor a água (14) serve de trocador de calor de resfriamento para resfriar água do sistema de condicionamento de ar à parte (51). Além disso, a unidade de condicionamento de ar (6) serve de refrigerador para resfriar o ar ambiente.

[085] Na operação de aquecimento, a válvula de quatro vias (17) do circuito refrigerador (11) encontra-se no estado indicado pela linha contínua na Fig. 3. Consequentemente, no circuito refrigerador (11), é realizado um ciclo de refrigeração, no qual o trocador de calor a água (14) serve de condensador (radiador) e o trocador de calor a ar (13) serve de evaporador. Isso significa que, no circuito da parte do sistema de condicionamento de ar (51), a água que flui no segundo trajeto de fluxo (14b) do trocador de calor a água (14) é aquecida pelo refrigerante que flui no primeiro trajeto de fluxo (14). A água aquecida no trocador de calor a água (13) é enviada para cada uma das unidades de condicionamento de ar (6). Na unidade de condicionamento de ar (6), o ar ambiente é aquecido pela água. De acordo com descrito acima, na operação de aquecimento, o trocador de calor a água (14) serve de trocador de calor de aquecimento para aquecer água do sistema de condicionamento de ar (51). Além disso, a unidade de condicionamento de ar (6) serve de aquecedor para aquecer o ar ambiente.

VANTAGENS DA TERCEIRA REALIZAÇÃO

[086] Na terceira realização, o refrigerante de componente único que contém o HFO-1234yf (1-propeno, 2,3,3,3- tetrafluor) também é utilizado como refrigerante do circuito refrigerador (11), de forma a oferecer o sistema de condicionamento de ar (50) com alto COP. Além disso, o circuito refrigerador (11) é completamente acomodado no compartimento (10a) e o circuito refrigerador (11) é separado dos circuitos de condutores de calor (20, 30, 51), de forma a minimizar a influência de uma queda na pressão do circuito refrigerador (11). Consequentemente, pode ser aprimorada uma eficiência de operação real do sistema de aquecimento de pisos (40).

OUTRAS REALIZAÇÕES

[087] As realizações acima podem possuir as configurações a seguir.

[088] Nas realizações acima, como refrigerante do circuito refrigerador (11), pode-se utilizar um refrigerante com um único componente, que é o refrigerante representado pela fórmula molecular descrita acima e que possui uma única ligação dupla em uma estrutura molecular diferente de HFO-1234yf. Especificamente, o refrigerante inclui, por exemplo, 1-propeno, 1,2,3,3,3-pentafluor (indicado como “HFO- 1225ye”, cuja fórmula química é representada por uma expressão CF3-CF=CHF); 1-propeno, 1,3,3,3-tetrafluor (indicado como “HFO-1234ze”, cuja fórmula química é representada por uma expressão CF3-CH=CHF); 1-propeno, 1,2,3,3-tetrafluor (indicado como “HFO-1234ye”, cuja fórmula química é representada por uma expressão CHF2-CF=CHF); 1-propeno, 3,3,3-trifluor indicado como “HFO-1243zf”, cuja fórmula química é representada por uma expressão CF3-CH=CH2); 1-propeno, 1,2,2-trifluor (cuja fórmula química é representada por uma expressão CH3-CF=CF2); e 1- propeno, 2-fluor (cuja fórmula química é representada por uma expressão CH3-CF=CH2).

[089] Nas realizações acima, refrigerantes diferentes de HFC-32 podem ser utilizados como o refrigerante a ser misturado com o refrigerante representado pela fórmula molecular descrita acima e que possui uma única ligação dupla na estrutura molecular. Especificamente, a mistura de refrigerantes é realizada utilizando pelo menos um dentre HFC- 32 (difluormetano); HFC-125 (pentafluoretano); HFC-134 (1,1,2,2-tetrafluoretano); HFC-134a (1,1,1,2- tetrafluoretano); HFC-143a (1,1,1-trifluoretano); HFC-152a (1,1-difluoretano); HFC-161 (fluoretano); HFC-227ea (1,1,1,2,3,3,3-heptafluorpropano); HFC-236ea (1,1,1,2,3,3- hexafluorpropano); HFC-236fa (1,1,1,3,3,3-hexafluorpropano); HFC-365mfc (1,1,1,3,3-pentafluorbutano); metano; etano; propano; propeno; butano; isobutano; pentano; 2-metilbutano; ciclopentano; dimetil éter; bis-trifluormetil-sulfeto; dióxido de carbono; e hélio.

[090] Ao utilizar-se a mistura refrigerante de, por exemplo, HFO-1234yf e HFC-32, uma razão de mistura pode ser como segue. Isso significa que, para a mistura refrigerante de HFO-1234yf e HFC-32, a proporção do HFO-1234yf pode ser maior ou igual a 70% da massa e menor ou igual a 94% da massa e a proporção do HFC-32 pode ser maior ou igual a 6% da massa e menor ou igual a 30% da massa. A proporção do HFO-1234yf pode ser, preferencialmente, maior ou igual a 77% da massa e menor ou igual a 87% da massa e a proporção do HFC-32 pode ser, preferencialmente, maior ou igual a 13% da massa e menor ou igual a 23% da massa. De maior preferência, a proporção do HFO-1234yf pode ser maior ou igual a 77% da massa e menor ou igual a 79% da massa e a proporção do HFC-32 pode ser maior ou igual a 21% da massa e menor ou igual a 23% da massa. De preferência, a proporção do HFO-1234yf pode ser de 78,2% da massa e a proporção do HFC-32 pode ser de 21,8% da massa.

[091] Pode-se utilizar mistura refrigerante de HFO-1234yf e HFC-125. Neste caso, a proporção do HFC-125 pode ser maior ou igual a 10% da massa e, preferivelmente, maior ou igual a 10% da massa e menor ou igual a 20% da massa.

[092] Pode-se utilizar mistura refrigerante de HFO-1234yf, HFC-32 e HFC-125. Nesse caso, a mistura refrigerante contém o HFO-1234yf em 52% da massa, o HFC-32 em 23% da massa e o HFC-125 em 25% da massa.

[093] O aparelho de refrigeração de acordo com a presente invenção pode ser aplicado a outros sistemas além do sistema de fornecimento de água quente (10), do sistema de aquecimento de pisos (40) e do sistema de condicionamento de ar (50). Especificamente, a presente invenção pode ser aplicada, por exemplo, a um condicionador de ar do modelo de janela no qual um circuito refrigerador (11) é completamente acomodado em um compartimento; e um ar condicionado central ou de teto no qual o ar frio/quente é transferido através de um duto. Além disso, a presente invenção pode ser aplicada a um aparelho de congelamento/refrigeração (particularmente, um aparelho de refrigeração para resfriamento de um refrigerador ou um lado interno de um recipiente para transporte marítimo etc.), em que um circuito refrigerador (11) é completamente acomodado em um compartimento. Além disso, a presente invenção pode ser aplicada a um sistema de derretimento de neve para derreter a neve por um meio condutor de calor, uma unidade de refrigeração apenas para resfriamento, um turborrefrigerador etc. Pode-se utilizar ar como condutor de calor em vez de água. Particularmente, para aplicações sob baixa temperatura tais como refrigeradores sob baixa temperatura, pode-se utilizar água misturada com salmoura ou solução anticongelante para reduzir um ponto de congelamento como meio condutor de calor. Além disso, a fonte de calor do circuito refrigerante é ar nas realizações, mas essa fonte de calor pode ser uma fonte de calor de água ou uma fonte de calor subterrânea.

[094] As realizações acima foram descritas meramente para fins de exemplos de natureza preferida e não se destinam a limitar o escopo, aplicações e uso da presente invenção.

APLICAÇÃO INDUSTRIAL

[095] De acordo com descrito acima, a presente invenção é útil para o aparelho de refrigeração que inclui o circuito refrigerador no qual é realizado o ciclo de refrigeração e que fornece calor/frio para alvo(s) de utilização de calor previamente determinado(s).

Claims

1. APARELHO DE REFRIGERAÇÃO, caracterizado por compreender: (i) um circuito refrigerador (11) adequado para realizar um ciclo de refrigeração por meio da circulação de refrigerante, em que - um compressor (12), - um trocador de calor da parte de fonte de calor (13), - um mecanismo de expansão (15), e - um trocador de calor da parte de utilização (14) são conectados entre si; (ii) no circuito refrigerador (11), uma mistura de refrigerante de 77 a 79% em massa de HFO-1234yf e 23 a 21% em massa de HFC-32; e o circuito refrigerador (11) é um circuito fechado; e (iii) um compartimento (10a) no qual o circuito refrigerador é completamente acomodado, em que no trocador de calor da parte de utilização (14), calor é trocado entre o refrigerante e um condutor de calor, o condutor de calor sendo um de água, ar, uma mistura de água com salmoura para ter uma temperatura de congelamento baixa, ou uma mistura de água com uma solução anticongelante para ter um ponto de congelamento baixo.

2. APARELHO DE REFRIGERAÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente um circuito meio condutor de calor (20, 51) que é conectado ao circuito refrigerador (11) por meio do trocador de calor da parte de utilização (14) e que fornece um meio condutor de calor que troca calor com o refrigerante no trocador de calor da parte de utilização (14) para um objeto de utilização de calor previamente determinado.

3. APARELHO DE REFRIGERAÇÃO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo trocador da parte de utilização (14) servir para aquecer o meio condutor de calor do circuito condutor de calor (20) pela mistura de refrigerante (ii).

4. APARELHO DE REFRIGERAÇÃO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo objeto de utilização de calor ser uma fonte de água quente (3, 4) ou um aquecedor de piso (5) para aquecer uma superfície de piso.

5. APARELHO DE REFRIGERAÇÃO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo trocador de calor da parte de utilização (14) servir para resfriar o meio condutor de calor do circuito condutor de calor (51) pela mistura de refrigerante (ii).

6. APARELHO DE REFRIGERAÇÃO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo objeto de utilização de calor ser um refrigerador (6) para gerar frio.

7. APARELHO DE REFRIGERAÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 6, caracterizado pelo condutor de calor no circuito condutor de calor (20, 51) ser água.