ES2254286T3 - Aparato de circulacion de refrigerante. - Google Patents
Aparato de circulacion de refrigerante.Info
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Abstract
Un aparato de circulación de refrigerante, que comprende: un circuito de refrigerante, en el que un compresor (1), un condensador (52), medios reductores de la presión (31, 32) y un evaporador (5) están conectados consecutivamente por tubos de refrigerante; un refrigerante contenido en el circuito de refrigerante; un aceite de la máquina de refrigeración contenido en el compresor (2); y un contenedor de acumulación de líquido (54) previsto en el circuito de refrigerante para la acumulación del refrigerante y del aceite de la máquina de refrigeración; caracterizado porque el aceite de la máquina de refrigeración muestra no solubilidad o una solubilidad muy débil en el refrigerante líquido, el aceite refrigerante tiene una tasa en peso de solubilidad en el refrigerante líquido en condiciones de presión de condensación y de temperatura de condensación en el intervalo entre 0, 5 y 7 % en peso y tiene una tasa en peso de solubilidad en el refrigerante líquido en condiciones de presión de evaporación y de temperatura de evaporación en el intervalo entre 0 y 2, 0 % en peso, con respecto al refrigerante que circula en el circuito de refrigerante; y el aparato incluye: medios de recuperación del aceite (60) dispuestos en el interior del compresor o sobre un lado de descarga del compresor (1) y dispuestos para reducir la tasa de circulación del aceite de la máquina de refrigeración que fluye hacia fuera desde el compresor hasta el circuito de refrigerante durante el funcionamiento, en el que los medios de recuperación del aceite (60) están dispuestos de tal manera que la tasa a la que el refrigerante líquido dentro del contenedor de acumulación del líquido (54) disuelve el aceite de la máquina de refrigeración llega a ser aproximadamente equivalente o mayor que la tasa de circulación del aceite de la máquina de refrigeración que fluye hacia fuera desde el compresor (1) hasta el circuito de refrigerante durante el funcionamiento.
Description
Aparato de circulación de refrigerante.
La presente invención se refiere a un aparato de
circulación de refrigerante que tiene un circuito refrigerante en el
que un aceite de la máquina de refrigeración es difícil de disolver
en un refrigerante como en un caso donde, por ejemplo, se utiliza un
refrigerante a base de hidrofluorocarburo-(HFC-) como un
refrigerante y un aceite a base de alquilbenceno como un aceite de
la máquina de refrigeración.
Un ejemplo de un aparato de refrigeración y de
ciclo de aire acondicionado convencional de muestra en la figura 13.
En un caso donde un aceite de la maquina de refrigeración tal como
alquilbenceno, que tiene compatibilidad débil con respecto a un
refrigerante a base de hidrofluorocarburo-(HFC-), se utiliza como se
muestra en la Solicitud de Patente Japonesa Pendiente Nº
208819/1995, el retorno de aceite desde un acumulador provisto en el
lado de baja presión donde la solubilidad del aceite de la máquina
de refrigeración en el refrigerante líquido disminuye ha sido hasta
ahora un problema importante en la seguridad de un compresor. La
figura 13 muestra un aparato de refrigeración y de ciclo de aire
acondicionado convencional, en el que un refrigerante a base de HFC
y un aceite que tiene solubilidad débil se utilizan como un
refrigerante y un aceite de la máquina de refrigeración,
respectivamente, donde el número de referencia muestra un compresor
para comprimir un gas refrigerante; 2 designa una válvula de cuatro
pasos que tiene la función de invertir la dirección de flujo del
refrigerante; 5 designa un dispositivo de reducción de presión; 7
designa un acumulador para acumular refrigerante en exceso; 14
designa un aceite de la máquina de refrigeración almacenado en el
compresor 1 para efectuar la lubricación de porciones deslizantes
del compresor 1 y el sellado de una cámara de compresión; 52 designa
un condensador para condensar un gas refrigerante de alta presión
descargado desde el compresor 1; y 55 designa un evaporador.
El aceite de la máquina de refrigeración con
solubilidad débil utilizado en este aparato de ciclo de
refrigeración y de acondicionamiento de aire, por ejemplo,
alquilbenceno, no tiene solubilidad o solubilidad muy débil con
respecto a un refrigerante a base de HFC, con su tasa de solubilidad
en el refrigerante líquido bajo las condiciones de presión de
condensación y temperatura de condensación que es 0,5 - 7% en peso,
su tasa de solubilidad en el refrigerante líquido bajo las
condiciones de presión de evaporación y temperatura de evaporación
que es 0 - 2,0% en peso, y su peso específico en el intervalo de
temperatura de -20ºC a +60ºC que es un valor más pequeño que el peso
específico del refrigerante líquido a la misma temperatura y bajo
presión de vapor saturado.
A continuación, se dará una descripción del
comportamiento del aceite de la máquina de refrigerante. El gas de
refrigerante de alta presión comprimido por el compresor 1 es
descargado al condensador 52. La mayoría del aceite de la máquina de
refrigeración utilizado para lubricar el compresor y para sellar la
cámara de compresión retorna al fondo de un contenedor hermético,
pero el aceite de la máquina de refrigeración que tiene una
velocidad de circulación de aceite de 0,3 a 2,0% o aproximadamente
es descargado junto con el refrigerante desde el compresor 1. El
diámetro del tubo del condensador donde el gas refrigerante fluye se
ajusta para asegurar una velocidad de flujo del gas refrigerante
suficiente para transportar el aceite de la máquina de
refrigeración aguas abajo. Aunque la mayor parte del refrigerante se
licua en la proximidad de una salida del condensador y la velocidad
de flujo en el tubo disminuye apreciablemente, puesto que el aceite
de la máquina de refrigeración tiene solubilidad débil con respecto
al refrigerante líquido condensado, el aceite de la máquina de
refrigeración se disuelve en el refrigerante líquido y se transporta
al dispositivo de reducción de presión 5. La temperatura y presión
del refrigerante disminuye apreciablemente en una región aguas
abajo del dispositivo de reducción de presión, y la solubilidad
característica del aceite de la máquina de refrigeración cambia a no
solubilidad o solubilidad muy débil con respecto al refrigerante
líquido. Sin embargo, el aceite de la máquina de refrigeración es
transportado al acumulador 7, puesto que la velocidad de flujo del
refrigerante se incrementa enormemente debido a la gasificación de
parte del refrigerante líquido que se produce en la región aguas
abajo del dispositivo de reducción de presión 5, y puesto que el
diámetro del tubo del evaporador 55, en el siguiente estado se
ajusta para asegurar una velocidad de flujo del gas refrigerante
suficiente para transportar el aceite de la máquina de refrigeración
aguas abajo. Puesto que la solubilidad del aceite de la máquina de
refrigeración en el refrigerante líquido bajo las condiciones de
presión de evaporación y temperatura de evaporación es cero o muy
débil, el aceite de la máquina de refrigeración 81 forma una capa
separada sobre el refrigerante 13 líquido dentro del acumulador 7.
Por esta razón, la estructura proporcionada es tal que una
pluralidad de agujeros de retorno de aceite 72a, 72b, 72c y 72d, que
tienen alturas diferentes desde un extremo inferior del acumulador
se proporcionan en un tubo de salida 71 para conducir el
refrigerante desde dentro hasta fuera del acumulador, promoviendo
así el retorno del aceite al compresor 1.
Como otro ejemplo del aparato de ciclo de
refrigeración convencional y acondicionamiento de aire, un aparato
de ciclo de refrigeración y acondicionamiento de aire se describe en
la Solicitud de Patente Japonesa Pendiente Nº 19253/1989, como se
muestra en la figura 14. El número de referencia 1 designa un
compresor para comprimir un gas refrigerante; 52 designa un
condensador para condensar el gas refrigerante de alta presión
descargado desde el compresor 1; 31 designa un dispositivo de
reducción de presión de etapa previa; 54 designa un receptor para
acumular refrigerante en exceso; 32 designa un dispositivo de
reducción de presión de etapa posterior; 55 designa el evaporador;
y 2 designa la válvula de cuatro pasos que tiene la función de
invertir la dirección de flujo del refrigerante.
A continuación, se dará una descripción del
funcionamiento de este aparato de ciclo de refrigeración y de
acondicionamiento de aire. El gas refrigerante de alta presión
comprimido por el compresor 1 pasa a través del condensador 52
mientras que es licuado, es sometido entonces a reducción de presión
por el dispositivo de reducción de presión 31 de etapa previa, y
entra en el receptor 54. Aquí, controlando los dispositivos de
reducción de presión dispuestos respectivamente antes y después del
receptor 54, el refrigerante en exceso es acumulado en
correspondencia con la condición de la carga del aparato,
optimizando así el rendimiento y eficiencia y asegurando la
seguridad del compresor. El refrigerante líquido que fluye desde el
receptor 54 es sometido adicionalmente a reducción de presión al
nivel de presión de evaporación necesario, luego pasa a través del
evaporador 55, y es aspirado dentro del compresor 1.
En el aparato de ciclo de refrigeración y de
acondicionamiento de aire mostrado en la figura 13 y citado como un
ejemplo convencional que utiliza un refrigerante a base de
hidrocarburo-(HFC-) como un refrigerante y un aceite a base de
alquilbenceno como un aceite de máquina de refrigeración, el
siguiente problema es encontrado en el caso donde se acumula una
cantidad grande de refrigerante en exceso en el acumulador y el
nivel de líquido ha sido alto.
Primero, aunque el aceite de máquina de
refrigeración 81 que no puede disolverse en el refrigerante líquido
es separado del refrigerante líquido 13 y se acumula en una capa
superior de las dos capas separadas, puesto que la fuerza de
aspiración desde los agujeros superiores 72c y 72d disminuye como se
compara con la del agujero 72a provisto en un extremo inferior del
tubo de salida 71 entre los agujeros de aceite 72 provistos en el
tubo de salida dentro del acumulador 7, solamente el refrigerante
líquido 13 en la capa inferior fluye dentro del tubo de salida 71, y
el aceite de la máquina de refrigeración 81 en la capa superior
fluye apenas dentro del tubo de salida 71.
Por lo tanto, el aceite de la máquina de
refrigeración 81 es acumulado en una cantidad grande dentro del
acumulador 7, con el resultado de que el aceite de la máquina de
refrigeración 81 en el compresor 1 es agotado, provocando
posiblemente lubricación defectuosa. A continuación, cuando el nivel
de líquido del refrigerante líquido es alto, puesto que el
refrigerante líquido es aspirado desde la pluralidad de agujeros de
retorno de aceite en el tubo de salida 71, una cantidad grande de
refrigerante líquido retorna al compresor 1, que resulta
posiblemente en una elevación de presión repentina en la cámara de
compresión debido al suministro del refrigerante líquido no
compresivo al interior de la cámara de compresión. Adicionalmente,
puesto que el refrigerante líquido descargado desde la cámara de
compresión es detenido en el contenedor hermético del compresor, el
refrigerante líquido en lugar del aceite de la máquina de compresión
81 es suministrado a las porciones del elemento de lubricación, que
pueden provocar atasco y similar del cojinete del compresor 1 y
porciones deslizantes de los elementos de compresión, conduciendo
así a una disminución en la seguridad. Además, si los diámetros de
los agujeros 72 que rodean el aceite están ajustados pequeños para
prevenir que una cantidad grande de refrigerante líquido retorne al
compresor 1, el retorno del aceite de la máquina de refrigeración 81
es, además, agravado, y el polvo, las impurezas, y similares en el
circuito son responsables de obstruir los agujeros de retorno del
aceite 72.
Con el aparato de ciclo de refrigeración y de
acondicionamiento de aire mostrado en la figura 14 y citado como un
ejemplo convencional, el aparato puede ser accionado sin un problema
en un caso donde se utiliza un aceite de la máquina de refrigeración
que tiene compatibilidad con un refrigerante, pero si se utiliza un
aceite de la máquina de refrigeración que no tiene compatibilidad o
compatibilidad débil, el aceite de la máquina de refrigeración que
no es soluble en el refrigerante líquido se separa en una capa
superior y se detiene dentro del receptor 54 bajo las condiciones de
funcionamiento en las que la velocidad de la circulación del aceite
es grande, y el aceite de la máquina de refrigeración dentro del
compresor 1 se agota, provocando así posiblemente apenas
lubricación.
Convencionalmente, cuando se realiza un ensayo
hermético al aire en el proceso de fabricación del compresor que
utiliza R.22 como un refrigerante, un tubo de descarga y un tubo de
aspiración se cierran por plantillas, y el ensayo hermético al aire
se realiza bajo la presión de 28 kgf/cm^{2}G. Sin embargo, en un
caso donde se utiliza un refrigerante de alta presión tal como
R.410A como el refrigerante a base de hidrofluorocarburo-(HFC-), la
presión que corresponde al refrigerante en el caso de R.410A es
considerablemente alta a 45 kgf/cm^{2}G, con el resultado de que
ha existido una posibilidad de que las plantillas se desplacen fuera
cuando se realiza el ensayo hermético al aire.
La presente invención ha sido inventada para
superar los problemas descritos anteriormente, y su objeto es
proporcionar un aparato de refrigeración y de acondicionamiento de
aire altamente seguro que es capaz de retornar de forma fiable el
aceite de la máquina de refrigeración incluso en un caso donde se
proporciona un circuito refrigerante en el que el refrigerante y el
aceite de la máquina de refrigeración son difíciles de disolver, y
que es capaz de acumular el refrigerante líquido en exceso de manera
que no retornará una cantidad grande de refrigerante líquido al
compresor. Otro objeto de la presente invención es obtener un
aparato que es económico y altamente seguro con una disposición
simple.
El documento
DE-A-34 33915 (=
US-A-4 554 795) describe un aparato
de circulación de refrigerante de acuerdo con el preámbulo de la
reivindicación 1 y de la reivindicación 2, en las que se previene
que la presión del refrigerante caiga por debajo de un valor mínimo
predeterminado.
El documento
CH-A-146 359 describe un aparato de
recirculación de refrigerante de acuerdo con el preámbulo de la
reivindicación 1y de la reivindicación 2, en el que el aceite es
recuperado sobre un lado de descarga del compresor.
En un aspecto, la invención proporciona un
aparato de circulación de refrigerante como se establece en la
reivindicación 1 y un aparato de circulación de refrigerante como se
establece en la reivindicación 2.
En otro aspecto, la invención proporciona un
método de montaje de un circuito de refrigeración, como se establece
en la reivindicación 6.
La figura 1 es un diagrama esquemático de un
aparato de refrigeración y de aire acondicionado que ilustra una
primera forma de realización de la presente invención.
La figura 2 es un diagrama esquemático del
aparato de refrigeración y de aire acondicionado que ilustra la
primera forma de realización.
La figura 3 es un diagrama que ilustra la tasa de
solubilidad de un aceite de máquina de refrigeración en un
refrigerante líquido y la relación entre la tasa de circulación de
aceite y la frecuencia del compresor.
La figura 4 es un diagrama esquemático del
aparato de refrigeración y de aire acondicionado que ilustra otra
forma de realización de la presente invención.
La figura 5 es un diagrama que ilustra la tasa de
solubilidad del aceite de la máquina de refrigeración en el
refrigerante líquido, la relación entre la tasa de circulación de
aceite y la frecuencia del compresor, y la relación entre la
temperatura de condensación y la temperatura interna de un receptor
de acuerdo con otra forma de realización de la presente
invención.
La figura 6 es un diagrama esquemático del
aparato de refrigeración y de aire acondicionado que ilustra la otra
forma de realización de la presente invención.
La figura 7 es un diagrama esquemático del
aparato de refrigeración y de aire acondicionado que ilustra otra
forma de realización de la presente invención.
La figura 8 es un diagrama que ilustra la tasa de
solubilidad del aceite de la máquina de refrigeración en el
refrigerante líquido y la relación entre la tasa de circulación de
aire y la frecuencia del compresor de acuerdo con la otra forma de
realización de la presente invención.
La figura 9 es un diagrama esquemático del
aparato de refrigeración del aire acondicionado que ilustra otra
forma de realización de la presente invención.
La figura 10 es un diagrama que ilustra la
estructura del receptor de acuerdo con la otra forma de realización
de la presente invención.
La figura 11 es un diagrama que ilustra la
estructura del receptor de acuerdo con la otra forma de realización
de la presente invención.
La figura 12 es un diagrama parcial explicativo
del aparato de acuerdo con otra forma de realización de la presente
invención.
La figura 13 es un diagrama esquemático de un
aparato cíclico de refrigeración y de aire acondicionado.
La figura 14 es un diagrama esquemático de otro
ejemplo convencional del aparato cíclico de refrigeración y de aire
acondicionado.
Con referencia a las figuras 1 a 3, se dará una
descripción de una primera forma de realización de la presente
invención.
La figura 1 muestra una configuración de un
circuito de refrigerante para la circulación del refrigerante en el
aparato de refrigeración y de aire acondicionado, donde el número de
referencia 1 designa un compresor; 52 un condensador; 54 un receptor
(contenedor acumulador líquido) para acumular el exceso de
refrigerante; 55 un evaporador; 32 una válvula de apertura / cierre
que es un dispositivo reductor de la presión para reducir la presión
del refrigerante sobre el lado de alta presión; 100 un termistor
para detectar la temperatura del interior del receptor 14 en un
estado saturado; 101 un silencioso que es parte del compresor 1 para
retrasar el flujo del refrigerante; y 102 un ventilador para el
condensador.
En la figura 1, si el circuito de refrigerante es
para un acondicionador de aire como se muestra en la figura 2, en la
figura 2, el número de referencia 121 designa una unidad exterior
que incorpora allí el intercambiador de calor 52, es decir, el
condensador, los componentes eléctricos 125, el compresor 1, y el
receptor 54; 122 una unidad interior que tiene el intercambiador de
calor 55, es decir, el evaporador, los componentes eléctricos 126,
y un orificio de soplado 123; y 124 un tubo de extensión para la
circulación del refrigerante entre la unidad exterior 121 y la
unidad interior 12.
La figura 2(a) corresponde a un
acondicionador de aire ambiental normal, en el que una unidad
interior 122 está prevista para una unidad exterior 121, mientras
que la figura 2(b) muestra un ejemplo del acondicionador de
aire de tipo múltiple, en el que una pluralidad de unidades
interiores están previstas para una unidad exterior 121.
El refrigerante que es comprimido por el
compresor 1 es condensado por el condensador 52, es sometido a
reducción de la presión por la válvula de apertura / cierre de
expansión 32, es evaporado por el evaporador 55, y es retornado al
compresor 1.
El aceite de la máquina de refrigeración como
aceite lubricante para las porciones de deslizamiento del comprenso
es almacenado en el compresor 1. Aunque una cantidad muy pequeña de
aceite de la máquina de refrigeración fluye hacia fuera desde el
compresor hasta el circuito refrigerante con el refrigerante, si se
utiliza un aceite de la máquina de refrigeración que es difícil de
disolver en un refrigerante que utiliza hidrofluorocarburo, tal como
un aceite de la máquina de refrigeración, alquilbenceno, un aceite
mineral, un aceite éster, un aceite éter, o similar que no tiene
solubilidad o solubilidad muy débil con respecto a, por ejemplo, un
refrigerante a base de HFC, con su relación en peso de solubilidad
en el refrigerante líquido bajo las condiciones de presión de
condensación y temperatura de condensación que es 0,5 - 7% en peso,
y su relación en peso de solubilidad en el refrigerante líquido bajo
las condiciones de presión de evaporación y temperatura de
evaporación que es 0 - 2,0% en peso, entonces el aceite de la
maquina de refrigeración que es mezclado con el refrigerante se
detiene dentro del receptor en el circuito refrigerante que tiene la
sección de reserva de líquido, es decir, el receptor de acumulación
de líquido para acumular el refrigerante en exceso, donde la
velocidad de movimiento del refrigerante es baja.
La relación en peso de solubilidad del aceite en
el refrigerante, en el primer lugar, cambia dependiendo de los tipos
de refrigerante y aceite de la máquina de refrigeración. Las
relaciones en peso mencionadas anteriormente de solubilidad se
obtienen a través de varias combinaciones con respecto a los varios
tipos de aceite de la máquina de refrigeración enumerados
anteriormente.
La figura 3 muestra la tasa de solubilidad de
aceite de la máquina de refrigeración (grado de viscosidad VG = 8 -
32) en el refrigerante líquido R.407C, es decir, un refrigerante a
base de HFC, así como la relación entre la velocidad de circulación
de aceite y la frecuencia del compresor. Como se muestra en la
figura 3(a), el aceite de la máquina de refrigeración muestra
una tasa de solubilidad de 1.0 - 4,0% en peso con respecto al
refrigerante líquido en el intervalo de la temperatura de
condensación entre +20ºC y +70ºC, pero muestra una velocidad muy
pequeña de solubilidad de 0,2 - 1,8% en peso con respecto al
refrigerante líquido en el intervalo de la temperatura de
evaporación entre –20ºC y +15ºC. Además, cuanto más baja es la
viscosidad del aceite de la máquina de refrigeración, mayor es la
tasa de solubilidad en el refrigerante líquido. Como se muestra en
la figura 3(b), la velocidad de circulación del aceite, es
decir, una relación en peso del aceite de la máquina de
refrigeración que fluye con el refrigerante desde el compresor hasta
el refrigerante, adopta generalmente un valor entre 0,3 y 2,0% en
peso aproximadamente, y tiende a incrementarse con el aumento de la
frecuencia del compresor.
Por lo tanto, el aceite de la máquina de
refrigeración circula en el circuito refrigerante en una cantidad
que se muestra por esta velocidad de circulación de aceite, y es
particularmente probable que se detenga en el receptor de
acumulación de líquido, y el aceite de la máquina de refrigeración
se disuelve en el refrigerante líquido dentro del receptor en el
intervalo de su tasa de solubilidad en esa temperatura. Sin embargo,
en un caso donde la velocidad de circulación de aceite ha sido más
alta que la tasa de solubilidad del aceite de la máquina de
refrigeración en el refrigerante líquido bajo las condiciones de
funcionamiento, la cantidad del aceite de la máquina de
refrigeración que es circulado excede una cantidad permisible de
disolución en el refrigerante líquido dentro del receptor 54. Por
consiguiente, el aceite de la máquina de refrigeración es separado
del refrigerante líquido y adopta el estado de gotitas de aceite y
una capa de aceite. Entonces, puesto que el caudal de flujo del
refrigerante es apreciablemente menor en el receptor que en el tubo,
el aceite de la máquina de refrigeración es retenido en una cantidad
grande sin ser transportado, y no retorna al compresor. De acuerdo
con ello, resulta necesario permitir que el aceite de la máquina de
refrigeración se disuelva en el refrigerante líquido para retornar
de una manera fiable el aceite de la máquina de refrigeración al
receptor.
Por ejemplo, la temperatura del refrigerante
líquido dentro del receptor 54 en el circuito, tal como se muestra
en la figura 1, es detectada por el termistor 100, y si la
temperatura del refrigerante líquido se reduce menos que la
temperatura necesaria para la disolución del aceite de la máquina de
refrigeración, se acciona la válvula de expansión del solenoide en
la dirección de cierre, o se reduce el número de revoluciones del
ventilador 102 del condensador 52, lo que a su vez provoca que se
eleve la temperatura del refrigerante líquido en el receptor 54,
haciendo posible de esta manera que se disuelva el aceite de la
máquina de refrigeración.
Alternativamente, para bajar la temperatura del
refrigerante líquido en el receptor 54, es suficiente que se accione
la válvula de expansión 32 en la dirección de apertura, o se
incremente el número de revoluciones del ventilador 102 del
condensador 52, o que se realicen estas dos operaciones. El control
de estas operaciones se realiza por los componentes eléctricos 125
dentro de la unidad exterior 121.
Debería indicarse que aunque en la descripción
anterior se ha mostrado un ejemplo, en el que el control se realiza
detectando la temperatura del refrigerante en el receptor, puesto
que la temperatura se determina principalmente con respecto a la
presión en el caso de que el refrigerante en el receptor esté en el
estado de dos fases gas y líquido, se puede realizar un control
similar detectando la presión por medio de un sensor de presión o
similar.
En el aparato del ciclo de refrigeración de
acuerdo con la presente invención, teniendo en cuenta la tasa de
solubilidad del aceite de la máquina de refrigeración en el
refrigerante líquido y la frecuencia del compresor, como se ha
mostrado en la figura 3(a), la temperatura y la presión del
refrigerante líquido en el receptor y el grado de viscosidad del
aceite de la máquina de refrigeración se ajustan para permitir que
el estado de disolución del aceite de la máquina de refrigeración en
el refrigerante líquido se mantenga constante durante el
funcionamiento. Por ejemplo, si se utiliza un aceite de la máquina
de refrigeración de un grado de viscosidad VG32 en un aparato del
ciclo de refrigeración, en el que el receptor está dispuesto entre
el condensador y el dispositivo reductor de la presión, como se
muestra en la figura 3, la temperatura del refrigerante líquido en
el receptor es controlada dentro del intervalo de la región indicada
por la flecha, cuando la frecuencia del compresor es 120 Hz, de
manera que el aceite de la máquina de refrigeración es disuelto en
el refrigerante líquido. De acuerdo con ello, el aceite de la
máquina de refrigeración es transportado de una manera fiable en un
estado que está disuelto en el refrigerante líquido si detenerse en
el receptor. Además, si se utiliza un aceite de la máquina de
refrigeración de un grado de viscosidad VG8 en este aparato del
ciclo de refrigeración, entonces la gama de solubilidad del aceite
de la máquina de refrigeración se expande como se indica por la
línea de puntos, se produce una caída en el intervalo de control
mencionado anteriormente para el retorno del aceite y el retorno del
aceite se vuelve más fiable. Además, se puede controlar la
sub-refrigeración en correspondencia con la
condición de la carga del aparato, mejorando de esta manera la
eficiencia y el rendimiento del aparato de refrigeración y de aire
acondicionado. Para ajustar la sub-refrigeración a
un nivel bajo, es suficiente que la válvula de expansión sea
accionada en la dirección de apertura, o que se reduzca el número de
revoluciones del ventilador, o que se realicen ambas operaciones.
Para ajustar la sub-refrigeración a un nivel alto,
es suficiente que se realice una operación opuesta.
Es decir, que en el caso del aparato de
refrigeración y de aire acondicionado de acuerdo con la presente
invención, en el circuito de refrigerante que utiliza un
refrigerante a base de hidrofluorocarburo (HFC) como un refrigerante
y alquilbenceno u otro aceite similar que tiene baja compatibilidad
con respecto al refrigerante a base de HFC como un aceite de la
máquina de refrigeración sellado en el compresor y que tiene un
receptor para la acumulación del refrigerante excedente, la
temperatura o presión en el receptor y el grado de viscosidad del
aceite de la máquina de refrigeración se ajustan de tal manera que
la tasa de solubilidad del aceite de la máquina de refrigeración en
el refrigerante líquido se incrementa por encima de la velocidad de
circulación del aceite de la máquina de refrigeración, que fluye
hacia fuera desde el compresor junto con el refrigerante.
Como resultado, el aceite de la máquina de
refrigeración es transportado de una manera fiable en el estado
disuelto en el refrigerante líquido sin ser retenido en el receptor
en una cantidad grande.
Con referencia ahora a las figura 4 y 5, se dará
una descripción de una segunda forma de realización de la presente
invención.
La figura 4 muestra una configuración de un
circuito de refrigerante para hacer circular el refrigerante en el
aparato de refrigeración y de aire acondicionado, donde el número de
referencia 1 designa un compresor; 52 el condensador; 54 el receptor
para la acumulación del refrigerante en exceso; 55 el evaporador; 32
la válvula de apertura / cierre que es un dispositivo reductor de la
presión para reducir la presión del refrigerante sobre el lado de
alta presión; 100 los termistores para detectar la temperatura,
estando dispuesto el termistor 100(a) en una posición
intermedia sobre el condensador, estando dispuesto el termistor
100(b) entre la salida del condensador y el receptor 54,
estado dispuesto el termistor 100(c) en el receptor 54, y
estando dispuesto el termistor 100(d) entre el receptor 4 y
el dispositivo reductor de la presión 32. El número 102 designa el
ventilador para el condensador. El número 103 designa sensores,
estando dispuesto el sensor 103(a) entre el tubo de descarga
del compresor y el condensador 52, y estando dispuesto el sensor
103(b) entre el condensador 52 y el dispositivo reductor de
la presión 32. El número 104 designa un calentador para calentar el
refrigerante en el receptor 54.
Además, la figura 5(a) muestra la tasa de
solubilidad del aceite de la máquina de refrigeración alquilbenceno
(grado de viscosidad 22) en el refrigerante líquido R.407C, la
figura 5(b) muestra la relación entre la velocidad de
circulación del aceite y la frecuencia del compresor, y la figura
5(c) muestra la relación entre la temperatura de condensación
y la temperatura interna del receptor.
Como se ha descrito anteriormente, para permitir
que el aceite de la máquina de refrigeración se disuelva en el
refrigerante líquido en el receptor, la temperatura interna del
receptor se ajusta de tal manera que la tasa de solubilidad del
aceite de la máquina de refrigeración en el refrigerante es mayor
que la velocidad de circulación del aceite de la máquina de
refrigeración. Por esta razón, se requiere un medio para detectar la
temperatura interna del receptor y para controlar la misma.
Para detectar la temperatura interna del
receptor, es suficiente que esté previsto al menos uno de los
termistores 100(a) a 100(d) y de los sensores de
presión 103(a) y 103(b).
En el caso de que estén previstos los termistores
100(b) a 100(d), puesto que la temperatura del
refrigerante ni cambia desde la salida del condensador hasta el
dispositivo reductor de la presión, es posible detectar directamente
la temperatura interna del receptor. Entretanto, en el caso de que
estén previstos el termistor 100(a) y el sensor de presión
103, puesto que se puede detectar la temperatura de condensación del
refrigerante, es posible estimar la temperatura interna del
receptor. Por ejemplo, cuando la frecuencia del compresor es 120 Hz
como se muestra en la figura 5(b), es suficiente que la
temperatura del refrigerante líquido en el receptor esté controlada
dentro del intervalo indicado por la flecha. Para este fin, es
suficiente que la temperatura de condensación esté controlada dentro
del intervalo indicado por la flecha, como se muestra en la figura
5(c).
Además, para controlar la temperatura del
refrigerante líquido en el receptor, además de utilizar el
dispositivo reductor de la presión y el ventilador del condensador
mencionados anteriormente, es posible adoptar un método, en el que
la calefacción directa es efectuada por el calentador 104, como se
muestra en la figura 1.
Con referencia ahora a las figuras 5 y 6, se dará
una descripción de una tercera forma de realización de la presente
invención.
La figura 6 es otro ejemplo del aparato de
refrigeración y de aire acondicionado, que se aplica a un
acondicionador de aire, por ejemplo. En la figura 6, el número de
referencia 1 designa el compresor para comprimir un gas
refrigerante; 52 el condensador para condensar el gas refrigerante a
alta presión descargado desde el compresor 1; 31 un dispositivo
reductor de la presión de pre-fase; 54 el receptor
para acumular refrigerante en exceso; 32 el dispositivo reductor de
la presión de post-fase; 55 el evaporador; 2 la
válvula de cuatro pasos que tiene la función para invertir la
dirección de flujo del refrigerante; 14 el aceite de la máquina de
refrigeración almacenado en el compresor 1 para efectuar la
lubricación de las porciones deslizantes del compresor 1 y el
sellado de la cámara de compresión; y 13 el refri9gerante líquido en
exceso acumulado en el receptor 54. Además, la figura 5(a)
muestra la tasa de solubilidad del aceite de la máquina de
refrigeración alquilbenceno (grado de viscosidad VG22) en el
refrigerante líquido R.407C, y la figura 5(b) muestra la
relación entre la velocidad de circulación del aceite y la
frecuencia del compresor. El aceite de la máquina de refrigeración
muestra una tasa de solubilidad de 1,3 - 2,8% en peso con respecto
al refrigerante líquido en el intervalo de la temperatura de
condensación entre -20ºC y +70ºC, pero muestra una tasa muy pequeña
de solubilidad entre 0,2 y 1,2% en peso con respecto al refrigerante
líquido en el intervalo de la temperatura de evaporación entre -20ºC
y +15ºC. Además, la velocidad de circulación del aceite, es decir,
la relación en peso del aceite de la máquina de refrigeración que
fluye con el refrigerante desde el compresor hasta el refrigerante
adopta un valor entre 0,3 y 2,0% en peso aproximadamente, y tiende a
incrementarse con el aumento de la frecuencia del compresor.
A continuación se dará una descripción del
comportamiento del refrigerante y del aceite de la máquina de
refrigeración. El gas refrigerante a alta presión comprimido por el
compresor 1 es descargado en el condensador 52. La mayor parte del
aceite de la máquina de refrigeración 14 utilizado para lubricar el
compresor y para sellar la cámara de compresión retorna al fondo del
contenedor hermético, pero el aceite de la máquina de refrigeración
que tiene una velocidad de circulación del aceite entre 0,3 y 2,0%
en peso aproximadamente es descargado junto con el refrigerante
desde el compresor 1 y entre en el condensador 52. El aceite de la
máquina de refrigeración es transportado por el gas refrigerante que
tiene un caudal de flujo suficiente, es disuelto en el refrigerante
líquido licuado en la proximidad de la salida del condensador 52 y
es transportado al dispositivo reductor de la presión 31. El
refrigerante líquido, cuya presión se reduce hasta la llamada
presión intermedia por el dispositivo reductor de la presión de
etapa previa 31 entre en el receptor (contenedor de acumulación de
líquido) 54. Aquí controlando el dispositivo reductor de la presión
dispuesto, respectivamente, delante y detrás del receptor 54, se
puede acumular el refrigerante en exceso en correspondencia con la
condición de la carga del aparato. Además, la presión interna del
receptor 54 es ajustada controlando la presión intermedia por medio
de los dispositivos reductores de la presión, de tal manera que la
tasa de solubilidad del aceite de la máquina de refrigeración en el
refrigerante líquido 13 dentro del receptor 54 llega a ser mayor que
la velocidad de circulación del aceite. Por ejemplo, en el caso
donde la frecuencia del compresor es 120 Hz, como se muestra en la
figura 5(a), la temperatura del refrigerante líquido 13 en el
receptor 54 es controlada dentro del intervalo de la región
indicada por la flecha, como se muestra por la línea de puntos en la
figura 5(b), de manera que el aceite de la máquina de
refrigeración se disuelve en el refrigerante líquido 13. De acuerdo
con ello, el aceite de la máquina de refrigeración es transportado
de una manera fiable al estado de disolución en el refrigerante
líquido 13 sin ser detenido en el receptor 5 en una cantidad grande.
El refrigerante líquido que fluye fuera del receptor 54 es sometido
adicionalmente a reducción de la presión hasta el nivel de la
presión de evaporación necesaria, de manera que la temperatura
disminuye bruscamente. Por lo tanto, la característica de
solubilidad del aceite de la máquina de refrigeración cambia a no
solubilidad o a solubilidad muy baja con respecto al refrigerante
líquido, y el aceite de la máquina de refrigeración, que no se puede
disolver en el refrigerante líquido, es separado y forma gotitas de
aceite. No obstante, el aceite de la máquina de refrigeración es
transportado a través del evaporador 55, puesto que el caudal de
flujo del refrigerante se incrementa bruscamente hasta la
gasificación de parte del refrigerante líquido que se produce en el
dispositivo reductor de la presión 32 post-fase y
puesto que, por ejemplo, el diámetro del tubo del evaporador 55 en
la etapa siguiente se asegura para asegura un caudal de flujo del
gas refrigerante suficiente para transportar el aceite de la máquina
de refrigeración hacia abajo. Entonces, el aceite de la máquina de
refrigeración aspirado dentro del compresor 1 retorna al fondo del
contenedor hermético.
La figura 6 muestra un ejemplo, en el que en
lugar de válvulas de expansión que son válvulas de estrangulamiento,
se utilizan tubos capilares como los dispositivos de reducción de la
presión fase y post-fase mencionados
anteriormente.
En el caso de que los tubos capilares sean
utilizados como los dispositivos de reducción de la presión, el
diámetro interior y la longitud de los tubos capilares se ajustan
para que el aceite de la máquina de refrigeración se disuelva en el
refrigerante líquido dentro del receptor en cualquier condición de
funcionamiento. Cuanto menor es el diámetro interior y más largos
son los tubos capilares, mayor es el efecto de reducción de la
presión que se puede obtener, de manera que es posible obtener una
ventaja similar a la del cierre de las válvulas.
Puesto que la reducción y la expansión de la
presión utilizando los tubos capilares tienen capacidades de
auto-ajuste sobre un cierto intervalo de
temperatura, se puede realizar la operación en una región
seleccionada y se ajusta con antelación en correspondencia con un
refrigerante predeterminado y con un aceite de la máquina de
refrigeración, de manera que es posible retornar de una manera
fiable el aceite de la máquina de refrigeración al compresor.
Aplicando los tubos capilares ajustados de esta manera al circuito
refrigerante y sellando en el aceite de la máquina de refrigeración
predeterminado y el refrigerante, se monta un aparato de
refrigeración y de aire acondicionado, tal como un refrigerante o un
acondicionador de aire que incorpora este circuito de
refrigerante.
El aparato de refrigeración y de aire
acondicionado de la presente invención, tal como el mostrado en la
figura 6 se dispone de la siguiente manera. El compresor, la válvula
de cuatro pasos que tiene la función de inversión de la dirección de
flujo del refrigerante, el condensador, el dispositivo de reducción
de la presión de pre-fase, el receptor para la
acumulación del exceso de refrigerante, el dispositivo de reducción
de la presión de post-fase y el evaporador están
conectados de forma consecutiva por tubos de refrigerante, y la
temperatura y la presión del refrigerante líquido en el receptor se
ajustan por medio del dispositivo de reducción de la presión
dispuesto, respectivamente, delante y detrás del receptor, de tal
manera que la tasa de solubilidad del aceite de la máquina de
refrigeración en el refrigeran te líquido se incrementa más que la
tasa de circulación del aceite de la máquina de refrigeración que
fluye hacia fuera desde el compresor junto con el refrigerante. De
acuerdo con ello, el aceite de la máquina de refrigeración se puede
transportar de una manera fiable en el estado disuelto en el
refrigerante líquido sin ser detenido en el receptor en una cantidad
grande.
Con referencia ahora a las figuras 7 y 8, se dará
una descripción de una cuarta forma de realización de la presente
invención.
La figura 7 es un ejemplo del aparato de
refrigeración y de aire acondicionado, que se aplica a un
acondicionador de aire, por ejemplo. El número de referencia 60
designa un separador de aceite; 61 una red de separación de aceite;
y 62 un tubo estrecho para el retorno del aceite. El gas
refrigerante descargado desde el compresor 1 entra en el separador
de aceite 60 desde su parte superior, pasa a través de la red de
separación de aceite 61, pasa adicionalmente a través de un tubo de
conducción insertado en la proximidad del centro del separador de
aceite, y se dirige hacia el condensador 2. En este instante, el
aceite de la máquina de refrigeración, que se incluye en el gas
refrigerante, se adhiere a la red de separación de aceite 61, gotea
y se acumula en la parte inferior del separador de aceite. El aceite
de la máquina de refrigeración separado 81 es retornado al tubo de
aspiración del compresor del lado de baja presión por medio del tubo
estrecho 62 para el retorno del aceite. Como se muestra en la figura
8, puesto que la tasa de circulación del aceite se reduce debido al
efecto del separador del aceite 60, se expande el intervalo
admisible para el control de la presión intermedia, que es
efectuado para disolver el aceite de la máquina de refrigeración en
el refrigerante líquido 13 dentro del receptor 54, y produce
libertad de acción. De acuerdo con ello, el aceite de la máquina de
refrigeración se disuelve fácilmente en el refrigerante líquido 13 y
es retornado de forma fiable al compresor 1. Además, se puede
controlar la sub-refrigeración en correspondencia
con la condición de la carga del aparato, mejorando de esta manera
la eficiencia y el rendimiento del aparato cíclico de refrigeración
y de aire acondicionado.
En la figura 7, se utilizan válvulas de expansión
accionadas eléctricamente como los dispositivos de reducción de la
presión 31 y 32. Para reducir la presión del refrigerante líquido en
el receptor, es suficiente que la válvula de
pre-fase 31 sea accionada en la dirección de cierre
y la válvula de post-fase 32 sea accionada en la
dirección de apertura, o que se incremente el número de revoluciones
del ventilador del condensador. Si debe preverse un ajuste para
incrementar la temperatura del refrigerante líquido, es suficiente
que se cambie la cantidad de apertura de la válvula de
pre-fase 31 en la dirección de apertura y que se
cambie la cantidad de apertura de la válvula de
post-fase 32 en la dirección de cierre, o que se
reduzca el número de revoluciones del condensador.
Si las condiciones de la tasa de solubilidad del
aceite de la máquina de refrigeración en el refrigerante líquido han
cambiado en la relación entre varios tipos de refrigerantes, tal
como un simple refrigerante o HFC mixto o HC tal como R.410A y
R.407C y varios tipos de aceites de la máquina de refrigeración,
tales como alquilbenceno o aceite mineral, si la velocidad de
circulación del aceite llega a ser más alta que la tasa de
solubilidad debido a un cambio o similar en el tipo (alternativo,
giratorio y desplazable) y la estructura del compresor, se realiza
el ajuste en primer lugar cambiando el método de control de las
válvulas de expansión y el ventilador del condensador. Sin embargo,
si la velocidad de circulación del aceite llega a ser más alta que
la tasa de solubilidad del aceite de la máquina de refrigeración en
el refrigerante líquido, incluso después de la adopción de un
calentador, es suficiente que se proporcione un separador de aceite,
que tiene una característica requerida para la recuperación, durante
el montaje del circuito de refrigerante. No obstante, dependiendo de
los tipos de refrigerante y de aceite de la máquina de
refrigeración, se selecciona un medio de recuperación de aceite con
antelación con respecto a la velocidad de circulación del aceite y
se realiza el ajuste de las válvulas de expansión y similar, si se
requiere. Con el fin de incrementar los tipos de separadores de
aceite, si la caída en la velocidad de circulación del aceite no
alcanza un intervalo necesario, se pueden disponer en serie una
pluralidad de separadores de aceite.
El proceso descrito anteriormente para determinar
las especificaciones se puede determinar con antelación realizando
cálculos y exámenes por el siguiente procedimiento.
En primer lugar, se seleccionan los tipos de
refrigerante y de aceite de la máquina de refrigeración a la luz de
las especificaciones, condiciones de funcionamiento, condiciones del
circuito y similares, que se ajustan con antelación. A continuación,
se calculan la temperatura del refrigerante líquido y la presión del
refrigerante en el receptor en las condiciones respectivas, se
realiza un examen para determinar si la tasa de solubilidad del
aceite de la máquina de refrigeración en el refrigerante líquido es
mayor o menor que una velocidad de circulación de aceite estimada y
se pueden determinar las especificaciones sobre el número de
separadores de aceite requeridos, la presencia o ausencia de un
calentador, y similar. Estos ajustes se pueden determinan por medio
de un programa, en el que se introducen datos con antelación.
En la selección de aceite, deben tenerse en
cuenta varios elementos, que incluyen la solubilidad en el
refrigerante, el rendimiento de la refrigeración, el aislamiento
eléctrico, la propiedad anti-lodo, la estabilidad
contra el agua, hidrógeno, temperatura y similar, fluidez a baja
temperatura, el efecto sobre el medio ambiente, y el coste.
Realizando un ajuste en el control y añadiendo un separador de
aceite en el procedimiento de montaje como se ha descrito
anteriormente, se expande la gama de selección del aceite de la
máquina de refrigeración, de manera que es posible el uso de aceite
de la máquina de refrigeración que excede las actuaciones
mencionadas anteriormente. Además, en el caso de que se produzca un
cambio en el tipo de refrigerante con respecto al aparato que se
utiliza por las razones de una medida del medio ambiente o similar,
incluso si se pierde la compatibilidad entre un refrigerante
introducido nuevo y el aceite de la máquina de refrigeración, o se
plantea un problema en el retorno del aceite, es posible abordar tal
problema cambiando el control sin sustituir el aceite.
Además, en el caso de que se realice un cambio en
el curso del tiempo en el tipo de refrigerante en el circuito de
refrigerante, en el que el compresor, el condensador, los
dispositivos de reducción de la presión, el evaporador y los medios
de acumulación de líquido capaces de acumular el refrigerante están
conectados por tubos, cambia también la tasa a la que el aceite de
la máquina de refrigeración se disuelve en el refrigerante. Además,
por ejemplo, la concentración del refrigerante es alta, se
incrementa también la cantidad de aceite que fluye desde el
compresor hasta el circuito.
Es decir, puesto que la velocidad de circulación
del aceite es grande, el aceite de la máquina de refrigeración deja
de retornar al comparador y se plantea un problema, es suficiente
que se cambien los detalles de control cambiando los ajustes de la
temperatura y de la presión del refrigerante en los medios de
acumulación como en la presente invención, de tal manera que el
aceite de la máquina de refrigeración se disuelve en el refrigerante
líquido dentro de los medios de acumulación de líquido.
Incidentalmente, en el momento de un cambio de este tipo del
refrigerante, la tasa de solubilidad se puede conocer fácilmente a
partir de los datos pasados.
Entretanto, si se realiza un experimento
utilizando una máquina modelo sobre la base de nuevas combinaciones
del refrigerante y el aceite de la máquina de refrigeración, es
posible con facilidad estimar la extensión a la que el aceite fluirá
en una cantidad grande. Alternativamente, se puede determinar el
control realizando la operación y confirmando que la cantidad de
aceite que fluye hacia el circuito es grande, verificando la
cantidad de aceite en el compresor, y realizando una determinación.
Este problema difiere del caso de una instalación nueva, en la que
se pueden estudiar las especificaciones suficientemente con
antelación, y existen casos en los que un refrigerante individual
debe cambiarse con una pluralidad de tipos de refrigerante. Este
problema se plantea también debido a la relación entre el
refrigerante y el aceite de la máquina de refrigeración que tiene
una tasa de solubilidad tal que excederá los niveles numéricos de
baja compatibilidad que se ha descrito anteriormente. Puesto que la
presente invención es capaz de solucionar cualquier caso
proporcionando control sin sustituir el aceite, es posible tomar
medidas medio ambientales y similares de una manera sencilla y
flexible.
Aunque el separador de aceite está dispuesto en
la proximidad de la salida de descarga del compresor, el separador
de aceite se puede disponer dentro del compresor en función de la
estructura del compresor.
En este aparato de refrigeración y de aire
acondicionado, puesto que se suprime el flujo de salida del aceite
de la máquina de refrigeración dentro del compresor hasta el
condensador, el receptor y el evaporador, se amplía el alcance
admisible de control que se realiza para permitir que se disuelva el
aceite de la máquina de refrigeración en el refrigerante líquido
dentro del receptor, de manera que el aceite de la máquina de
refrigeración en el receptor es retornado de una manera fiable hasta
el compresor. Además, puesto que el aceite de la máquina de
refrigeración, que está fijado a las paredes de los tubos del
condensador y del evaporador, se puede reducir, no se disminuye la
eficiencia de intercambio de calor.
Con referencia ahora a la figura 9, se dará una
descripción de la quinta forma de realización de la presente
invención. La figura 9 es un ejemplo del aparato de refrigeración y
de aire acondicionado, que se aplica a un acondicionador de aire,
por ejemplo. El número de referencia 31 designa el dispositivo de
reducción de la presión de pre-fase, que comprende
un orificio. En el caso de que se descargue transitoriamente una
cantidad grande de aceite de la máquina de refrigeración desde el
compresor 1, tal como durante el reinicio después de "dormirse"
el refrigerante, el refrigerante líquido y una gran cantidad de
aceite de la máquina de refrigeración no se pueden disolver en el
flujo de refrigerante líquido en la proximidad de la salida del
condensador 2. No obstante, cuando pasa a través de la sección del
orificio del dispositivo de reducción de la presión de
pre-fase 31, el aceite de la máquina de
refrigeración que no es soluble en el tubo adopta un estado de
neblina fija y fluye dentro del receptor 54. Por esta razón, incluso
si se utiliza un aceite de la máquina de refrigeración, cuyo peso
específico es menor que el del refrigerante, el aceite de la máquina
de refrigeración no forma inmediatamente una capa separada dentro
del receptor 54, sino que adopta un estado en el que está suspendido
en el líquido refrigerante, y el aceite de la máquina de
refrigeración fluye también hacia fuera con el flujo del
refrigerante líquido. Por consiguiente, la cantidad grande aceite de
la máquina de refrigeración, que fluye dentro del receptor 54, es
retornado rápidamente al compresor sin detenerse allí.
Debería indicarse que con el fin de reducir el
tamaño de las gotitas de aceite, es suficiente que las gotitas de
aceite pasen rápidamente a través de una porción estrecha y en su
lugar se pueda utilizar un componente estructural, tal como un
filtro de lodo.
Con referencia ahora a las figuras 9 a 11, una
dará una descripción de una sexta forma de realización de la
presente invención.
Las figuras 10 y 11 muestran ejemplos de la
estructura del receptor 54, que se muestra en la figura 9 y se
utiliza en la presente invención. El número de referencia 41 designa
un tubo de entrada de refrigerante para que flujo de refrigerante
dentro del receptor 54; 42 designa un tubo de salida de
refrigerante; y 43 designa una abertura para comunicación entre cada
tubo hasta el receptor. En el caso de que se descargue
transitoriamente una cantidad grande del aceite de la máquina de
refrigeración desde el compresor 1, tal como durante el reinicio
después de "dormirse" el refrigerante, el refrigerante líquido
y una gran cantidad de aceite de la máquina de refrigeración, que
no se pueden disolver en el flujo de refrigerante líquido, pasan a
través del dispositivo de reducción de la presión de
pre-fase 31 y fluyen dentro del receptor 54. No
obstante, puesto que el tubo de entrada 41 y el tubo de salida 42
están con figurados de tal manera que se oponen entre sí, como se
muestra en la figura 10, la mayoría del aceite de la máquina de
refrigeración fluye hacia fuera sin detenerse en el receptor 54 y
retorna rápidamente al compresor. Además, en el ejemplo mostrado en
la figura 11, puesto que la entrada y salida del refrigerante
líquido entre el tubo y el receptor 54 se realizan a través del
taladro de comunicación 43, el aceite de la máquina de
refrigeración fluye a través del tubo sin entrar en el receptor 54,
y retorna rápidamente al compresor. En el caso de que se utilice
aceite de la máquina de refrigeración, cuyo peso específico es mayor
que el del refrigerante líquido, es suficiente que el taladro de
comunicación 43 esté previsto de tal forma que se oriente
lateralmente o hacia arriba, mientras que en el caso de que se
utilice aceite de la máquina de refrigeración, cuyo peso específico
es menor que el del refrigerante líquido, es suficiente que el
taladro de comunicación esté previsto de tal manera que se oriente
lateralmente o hacia abajo.
La abertura del tubo de entrada y la abertura del
tubo de salida se oponen entre sí en la parte inferior del receptor,
y se suprime el flujo de entrada del aceite de la máquina de
refrigeración, que no es soluble en el refrigerante líquido en el
receptor. De acuerdo con ello, incluso si se descarga
transitoriamente una cantidad grande de aceite de la máquina de
refrigeración en el receptor, la mayoría del aceite de la máquina de
refrigeración fluye hacia fuera sin detenerse en el receptor, y
retorna rápidamente al compresor, en virtud de la configuración, en
la que el tubo de entrada y el tubo de salida se abren entre sí.
Con referencia ahora a las figuras 9 a 12, se
dará una descripción de una séptima forma de realización de la
presente invención. La estructura proporcionada es tal que el tubo
de descarga del compresor 1 está provisto con una porción de tubo 63
de diámetro reducido fuera del contenedor hermético, y se adopta un
sistema en el que las mordazas 111 de una plantilla 113 para cerrar
el tubo de descarga en un ensayo hermético al aire en el proceso de
fabricación del compresor son agarradas en la porción de tubo 13 de
diámetro reducido presionando las mordazas 111 por medio de muelles
112. En el caso de que se utilice un refrigerante a alta presión,
tal como R-410A como un refrigerante basado en HFC,
aunque se realice el ensayo hermético al aire de una manera
convencional bajo la presión de 28 kgf/cm^{2}G en el compresor
utilizando R.22, es necesario realizar el ensayo hermético al aire a
una presión considerablemente alta de 45 kgf/cm^{2}G cuando se
utiliza R.410A. En virtud de la disposición adoptada en esta forma
de realización, es difícil retirar la plantilla incluso si se aplica
alta presión, de manera que se puede realizar el ensayo de una
manera segura y fiable.
Convencionalmente, cuando el interior del
compresor está ajustado a una presión alta, la plantilla que cierra
el tubo de descarga tienen a retirarse debido a la diferencia de la
presión, y la plantilla utilizada convencionalmente se dispone de
tal manera que las mordazas son presionadas contra el tubo de
descarga, y la plantilla se fija por la fuerza de fricción.
Por otra parte, en la presente invención, están
previstas porciones indentadas sobre el tubo de descarga del
compresor, como se muestra en la figura 9. Si la porción de tubo de
diámetro reducido (cuello) 63 está prevista sobre el tubo de
descarga, las mordazas de a plantilla pueden ser agarradas allí, y
se puede realizar con mayor dificultad la retirada que en la
disposición convencional.
Por consiguiente, el ensayo hermético del
compresor se puede realizar con seguridad y fiabilidad.
En la descripción anterior de las formas de
realización, el receptor 54 está dispuesto en una porción de presión
intermedia, pero el receptor 54 puede disponerse en cualquier
posición con tal que se pueda recuperar el aceite. En el análisis
final, si la presión y la temperatura del refrigerante líquido en el
receptor se ajustan de tal manera que la tasa de solubilidad del
aceite de la máquina de refrigeración en el refrigerante líquido
llega a ser mayor que la tapa de circulación de aceite del aceite de
la máquina de refrigeración que fluye hacia fuera desde el compresor
hasta el circuito de refrigerante durante el funcionamiento, incluso
si fluye temporalmente una cantidad grande de aceite, el aceite
puede ser retornado de una manera fiable. Incidentalmente, incluso
si el silencioso de aspiración 101 está previsto sobre el lado de
aspiración del compresor, como se muestra en la figura 4, y se
adopta un aceite no compatible, el aceite interno puede ser
recuperado de una manera fiable por una estructura de recuperación
conocida convencionalmente. A saber, en la presente invención, si se
permite con preferencia que el aceite fluya después de disolverse en
el refrigerante en el lado de aguas arriba del circuito, es posible
obtener un aparato altamente fiable, en el que los terrones de
aceite fluyen, por ejemplo, a la unidad interior y similar del
acondicionador de aire y se previene que se produzca la obstrucción
en los tubos capilares y similares.
Además, aunque se utilice un aparato de
refrigeración y de aire acondicionado como un objeto para la porción
de acumulación de líquido, en el caso de un circuito a escala
pequeña, tal como el de un refrigerador, la porción de acumulación
de líquido se puede utilizar para una porción, en la que el
refrigerante líquido se detiene tal como en un dispositivo secador o
un dispositivo de filtro, que está conectado al tubo.
En virtud de la configuración de las formas de
realización descritas anteriormente, puesto que, por ejemplo, la
rango para el control de la sub-refrigeración, que
se efectúa en correspondencia con la condición de la carga del
aparato, se puede expandir de acuerdo con la presente invención, se
puede mejorar la eficiencia y en rendimiento del aparato de
refrigeración y de aire acondicionado.
Además, puesto que el exceso de refrigerante
puede ser detenido en correspondencia con la condición de la carga
del aparato, y una gran cantidad del refrigerante líquido no es
retornado al compresor, se mejora la fiabilidad del compresor.
Además, el aparato de acuerdo con la presente invención es capaz de
hacer frente a la inversión del ciclo de refrigeración tal como por
la conmutación de la válvula de cuatro pasos, tiene una estructura
sencilla, es excelente de rendimiento de costes, u no provoca una
disminución en el rendimiento debido a la obstrucción con polvo.
Si el contenedor de acumulación de líquido está
interpuesto entre la pareja de dispositivos de reducción de la
presión, el refrigerante puede ser acumulado, independientemente de
la dirección de flujo del refrigerante, y puesto que el contenedor
está dispuesto en una sección de líquido de alta presión, el aceite
de la máquina de refrigeración es disuelto en el refrigerante, y se
puede retornar al compresor sin detenerse en el contenedor de
acumulación de líquido.
Si el refrigerante que procede de una entrada en
una porción inferior del contenedor de acumulación de líquido fluye
hacia la superficie inferior de la capa de aceite, y la capa de
aceite es agitada por el flujo del refrigerante, se proporciona la
disolución del aceite de la máquina de refrigeración en el
refrigerante. Además, si el aceite fluye hacia fuera desde una
salida en la porción inferior, el aceite puede ser retornado al
compresor con un dispositivo sencillo, y se puede mejorar la
fiabilidad del compresor.
Si el refrigerante en el contenedor es agitado
proporcionando un cambio en el estado del refrigerante que fluye
desde el interior del contenedor, se favorece la mezcla de la
interfaz entre el refrigerante y el aceite de la máquina de
refrigeración, favoreciendo de esta manera la disolución del aceite
de la máquina de refrigeración en el refrigerante. Por consiguiente,
se favorece el retorno del aceite de la máquina de refrigeración
retenido en el contenedor hasta el compresor, y se puede mejorar la
fiabilidad del compresor.
Si el contenedor de acumulación de líquido está
dispuesto en una sección de líquido de alta presión, se disuelve el
aceite de la máquina de refrigeración en el refrigerante, y se puede
retornar al compresor sin ser detenido en el contenedor de
acumulación de líquido.
Si el dispositivo de reducción de la presión
sobre el lado de baja presión está controlado, es posible obtener el
recalentamiento requerido, y se puede controlar el grado de
recalentamiento en la aspiración por el compresor, haciendo posible
de esta manera obtener un aparato que tiene una excelente eficiencia
operativa.
Además, si se controlan la cantidad de
refrigerante acumulado en el contenedor y la temperatura del
refrigerante, se puede favorecer el aceite de la máquina de
refrigeración en el refrigerante.
Si se controla el dispositivo de reducción de la
presión sobre el lado de alta presión, es posible obtener la
sub-refrigeración requerida, haciendo de esta manera
posible obtener un aparato que tiene una excelente eficiencia
operativa. Además, si se controlan la cantidad de refrigerante
acumulada en el contenedor y la temperatura del refrigerante, se
puede favorecer la disolución del aceite de la máquina de
refrigeración en el refrigerante.
Adicionalmente, puesto que los dispositivos
reductores de la presión sobre el lado de baja presión y el lado de
alta presión son controlados de una manera de interbloqueo, se
pueden controlar al mismo tiempo el grado de recalentamiento y el
grado de sub-refrigeración hasta niveles adecuados.
Por lo tanto, el aparato es capaz de demostrar completamente sus
capacidades, y se puede obtener un aparato que tiene una eficiencia
operativa excelente.
Si se controlan los dispositivos reductores de la
presión de tal manera que se vacía temporalmente el refrigerante
líquido en el contenedor, incluso si se detiene una gran cantidad de
aceite de la máquina de refrigeración en el contenedor, se permite
que el aceite de la máquina de refrigeración fluya hacia fuera desde
el contenedor de una manera fiable, haciendo posible de esta manera
retornar fiablemente el aceite de la máquina de refrigeración.
Si la válvula de control, que es controlable, es
utilizada como el dispositivo reductor de la presión, y la válvula
de control es controlada con periodo de tiempo predeterminado
después del inicio, el refrigerante que está detenido temporalmente
después del inicio puede ser descargado y es posible hacer frente a
una funcionamiento deficiente, tal como "dormir" el
refrigerante.
En el aparato de circulación de refrigerante de
acuerdo con al noveno aspecto de la invención, puesto que el aceite
de la máquina de refrigeración puede ser retornado de una manera
fiable al compresor sin retener una cantidad grande del aceite de la
máquina de refrigeración en el contenedor de acumulación de líquido,
se pueden mantener las funciones adecuadas de lubricación y de
sellado para los elementos de compresión del compresor, y se puede
obtener un producto de alta fiabilidad.
Si se provoca que se disuelva el aceite haciendo
más finas las gotitas de aceite, se puede recuperar el aceite de una
manera fiable.
Si el flujo de salida del aceite de la máquina de
refrigeración es utilizado en la lubricación y el sellado del
compresor con respecto al contenedor, entonces se suprimen el
contenedor de acumulación de líquido y el evaporador, el aceite de
la máquina de refrigeración que fluye hacia fuera puede ser
retornado de una manera fiable al compresor, y se previene que se
reduzca la eficiencia de intercambio de calor del condensador y del
evaporador.
Incluso en el caso de que se descargue
transitoriamente una gran cantidad de aceite de la máquina de
refrigeración desde el compresor, el aceite de la máquina de
refrigeración puede ser retornado de una manera fiable al compresor
sin ser retenido en el receptor.
En la fabricación del compresor, se puede
realizar el ensayo hermético al aire de una manera segura y
fiable.
El aceite de la máquina de refrigeración, que no
es soluble o es débilmente soluble en el refrigerante en condiciones
predeterminadas, se puede retornar de una manera fiable, de manera
que es posible obtener un aparato en el que el compresor es
altamente fiable y para el que se facilita el mantenimiento.
Si la temperatura o la presión del refrigerante
en el medio de acumulación de líquido se ajusta de tal manera que la
tasa de solubilidad del aceite de la máquina de refrigeración en el
refrigerante líquido dentro del medio de acumulación de líquido
llega a ser aproximadamente equivalente o mayor que la tasa de
circulación de aceite del aceite de la máquina de refrigeración que
fluye desde el compresor hasta el circuito de refrigerante durante
el funcionamiento, es posible montar fácilmente el circuito de
refrigerante, lo que facilita la recuperación de aceite.
Como una medida contra el freón que destruye la
capa de ozono en los acondicionadores de aire, refrigeradores y
similares, es posible realizar la operación de sustitución solamente
del refrigerante y cambiar sólo los ajustes del controlador sin
cambiar el aceite de la máquina de refrigeración. Por lo tanto,
puesto que se puede realizar el procesamiento fácilmente, es posible
proporcionar una medida efectiva para la protección del medio
ambiente.
Claims (6)
1. Un aparato de circulación de refrigerante, que
comprende:
un circuito de refrigerante, en el que un
compresor (1), un condensador (52), medios reductores de la presión
(31, 32) y un evaporador (5) están conectados consecutivamente por
tubos de refrigerante;
un refrigerante contenido en el circuito de
refrigerante;
un aceite de la máquina de refrigeración
contenido en el compresor (2); y
un contenedor de acumulación de líquido (54)
previsto en el circuito de refrigerante para la acumulación del
refrigerante y del aceite de la máquina de refrigeración;
caracterizado porque
el aceite de la máquina de refrigeración muestra
no solubilidad o una solubilidad muy débil en el refrigerante
líquido, el aceite refrigerante tiene una tasa en peso de
solubilidad en el refrigerante líquido en condiciones de presión de
condensación y de temperatura de condensación en el intervalo entre
0,5 y 7% en peso y tiene una tasa en peso de solubilidad en el
refrigerante líquido en condiciones de presión de evaporación y de
temperatura de evaporación en el intervalo entre 0 y 2,0% en peso,
con respecto al refrigerante que circula en el circuito de
refrigerante; y
el aparato incluye:
medios de recuperación del aceite (60) dispuestos
en el interior del compresor o sobre un lado de descarga del
compresor (1) y dispuestos para reducir la tasa de circulación del
aceite de la máquina de refrigeración que fluye hacia fuera desde el
compresor hasta el circuito de refrigerante durante el
funcionamien-
to,
to,
en el que los medios de recuperación del aceite
(60) están dispuestos de tal manera que la tasa a la que el
refrigerante líquido dentro del contenedor de acumulación del
líquido (54) disuelve el aceite de la máquina de refrigeración llega
a ser aproximadamente equivalente o mayor que la tasa de circulación
del aceite de la máquina de refrigeración que fluye hacia fuera
desde el compresor (1) hasta el circuito de refrigerante durante el
funcionamiento.
2. Un aparato de circulación de refrigerante, que
comprende:
un circuito de refrigerante, en el que un
compresor (1), un condensador (52), medios reductores de la presión
(31, 32) y un evaporador (5) están conectados consecutivamente por
tubos de refrigerante;
un refrigerante contenido en el circuito de
refrigerante;
un aceite de la máquina de refrigeración
contenido en el compresor (2); y
un contenedor de acumulación de líquido (54)
previsto en el circuito de refrigerante para la acumulación del
refrigerante y del aceite de la máquina de refrigeración;
caracterizado porque
el aceite de la máquina de refrigeración muestra
no solubilidad o una solubilidad muy débil en el refrigerante
líquido, el aceite refrigerante tiene una tasa en peso de
solubilidad en el refrigerante líquido en condiciones de presión de
condensación y de temperatura de condensación en el intervalo entre
0,5 y 7% en peso y tiene una tasa en peso de solubilidad en el
refrigerante líquido en condiciones de presión de evaporación y de
temperatura de evaporación en el intervalo entre 0 y 2,0% en peso,
con respecto al refrigerante que circula en el circuito de
refrigerante;
los medios reductores de la presión comprenden
dispositivos reductores de la presión (31, 32) dispuestos,
respectivamente, delante y detrás del contenedor de acumulación de
líquido (54); y
la temperatura y la presión del refrigerante en
el contenedor de acumulación de líquido están ajustados por los
dispositivos reductores de la presión (31, 32) de tal manera que la
tasa a la que el refrigerante líquido dentro del contenedor de
acumulación del líquido (54) disuelve el aceite de la máquina de
refrigeración llega a ser aproximadamente equivalente o mayor que la
tasa de circulación del aceite de la máquina de refrigeración que
fluye hacia fuera desde el compresor (1) hasta el circuito de
refrigerante durante el funcionamiento.
3. Un aparato de circulación de refrigerante de
acuerdo con la reivindicación 2, en el que se utilizan medios para
formar gotitas de aceite más finas como al menos un dispositivo
reductor de la presión de pre-fase (31) de los
dispositivos reductores de la presión (31, 32) dispuestos,
respectivamente, delante y detrás del contenedor de acumulación de
líquido.
4. Un aparato de circulación de refrigerante de
acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que
un tubo de entrada (41) para que fluya el refrigerante dentro del
contenedor de acumulación de líquido (54) desde el circuito de
refrigerante y un tubo de salida (42) para que fluya el refrigerante
hacia fuera desde el contenedor de acumulación de líquido (54) hasta
el circuito de refrigeración están dispuestos con sus aberturas de
tubos respectivas en una posición inferior del contenedor de
acumulación de líquido (54) y están dispuestos para permitir que el
refrigerante fluya directamente desde el tubo de entrada (41) hasta
dicho tubo de salida (42).
5. Un aparato de circulación de refrigerante de
acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, que comprende, además:
una porción de acoplamiento dispuesta sobre un
tubo del lado de descarga del compresor (1) y que tiene un diámetro
exterior modificado del tubo.
6. Un método de montaje de un circuito de
refrigerante, que comprende las etapas de:
proporcionar en el circuito de refrigerante
medios de acumulación de líquido para acumular un refrigerante que
circula en el circuito de refrigerante, en el que un compresor, un
condensador, un dispositivo reductor de la presión y un evaporador
están conectados consecutivamente por tubos de refrigerante;
sellar en el circuito de refrigerante un aceite
de la máquina de refrigeración que muestra no solubilidad o una
solubilidad muy débil, es decir, que el aceite refrigerante tiene
una tasa en peso de solubilidad en el refrigerante líquido en
condiciones de presión de condensación y de temperatura de
condensación en el intervalo entre 0,5 y 7% en peso y tiene una tasa
en peso de solubilidad en el refrigerante líquido en condiciones de
presión de evaporación y de temperatura de evaporación en el
intervalo entre 0 y 2,0% en peso; y
ajustar la temperatura y/o la presión del
refrigerante en los medios de acumulación de líquido de tal forma
que la tasa a la que el refrigerante líquido dentro del contenedor
de acumulación del líquido disuelve el aceite de la máquina de
refrigeración llega a ser aproximadamente equivalente o mayor que la
tasa de circulación del aceite de la máquina de refrigeración que
fluye hacia fuera desde el compresor (1) hasta el circuito de
refrigerante durante el funcionamiento.
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