ES2311746T3 - Sistema de refrigeracion y procedimiento para detectar la cantidad de refrigerante de un sistema de refrigeracion. - Google Patents

Abstract

Dispositivo (1, 501) de refrigeración, que comprende: un circuito (10) principal de refrigerante que incluye un compresor (21) que comprime refrigerante gaseoso, un intercambiador (24) de calor en el lado de la fuente de calor, un receptor (26) que almacena refrigerante líquido, e intercambiadores (52) de calor en el lado del usuario; y un circuito (30, 630) de detección de nivel de líquido caracterizado porque está dispuesto para poder aspirar una parte de refrigerante en el receptor desde una posición (L1, L2) predeterminada del receptor, reducir la presión del refrigerante y calentar el refrigerante, medir la temperatura del refrigerante, y entonces devolver el refrigerante a un lado de entrada del compresor, para detectar si un nivel de líquido en el receptor (26) está en la posición predeterminada, en el que el circuito (30, 130, 230, 330, 430, 630) de detección de nivel de líquido conecta el receptor (26) con el lado de entrada del compresor (21) e incluye un circuito (31, 131, 231, 331, 431) de derivación que tiene un mecanismo (31a, 131a) de apertura/cierre, un mecanismo (31b) de reducción de presión, y un mecanismo (31c, 231c, 331c, 431c) de calentamiento, y un mecanismo (32) de detección de temperatura que detecta una temperatura del refrigerante después de haberse calentado por medio del mecanismo de calentamiento.

Description

Sistema de refrigeración y procedimiento para detectar la cantidad de refrigerante de un sistema de refrigeración.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un dispositivo de refrigeración y a un procedimiento para detectar la cantidad de refrigerante de un dispositivo de refrigeración. Más en particular, la presente invención se refiere a un dispositivo de refrigeración que incluye un circuito de refrigerante que tiene un compresor que comprime refrigerante gaseoso y un receptor que almacena refrigerante líquido, y un procedimiento de detección de la cantidad de refrigerante de un dispositivo refrigerante.

Técnica anterior

Un ejemplo de un dispositivo de refrigeración convencional que incluye un circuito de refrigeración por compresión de vapor es un climatizador de aire que se emplea para proporcionar climatización de aire a edificios o similares. Este tipo de climatizador de aire incluye principalmente una unidad de fuente de calor que tiene un compresor y un intercambiador de calor en el lado de la fuente de calor, una pluralidad de unidades de usuario que tienen intercambiadores de calor en el lado del usuario, y líneas de conexión de refrigerante gaseoso y líneas de conexión de refrigerante líquido que conectan estas unidades.

Con este climatizador de aire, cada unidad y las líneas se instalarán en situ y entonces durante una operación de prueba, el climatizador de aire se cargará con la cantidad de refrigerante necesaria según la longitud de las líneas de conexión de refrigerante. Cuando esto se produce, la decisión de si se ha cargado el climatizador de aire con la cantidad requerida de refrigerante se determinará basándose en el tiempo necesario para la carga en situ. Esto se debe a que la longitud de las líneas de conexión de refrigerante variará debido al emplazamiento en el que está instalado el climatizador de aire. Por ello, la cantidad de refrigerante cargada en el climatizador de aire debe basarse en el nivel de tarea de carga.

Un climatizador de aire que puede solucionar este problema es un dispositivo que tiene una configuración que puede detectar cuándo el refrigerante líquido almacenado dentro de un receptor previsto en un circuito de refrigerante alcanza un nivel de líquido predeterminado, y puede detectar durante la carga de refrigerante, la cantidad de refrigerante que es necesario cargar en el climatizador de aire. Un climatizador 901 de aire que tiene una configuración que puede detectar el nivel de líquido de un receptor se describirá posteriormente con referencia a la figura 10.

El climatizador 901 de aire incluye una unidad 902 de fuente de calor, una pluralidad de (en este caso, dos) unidades 5 de usuario que están conectadas en paralelo, y una línea 6 de conexión de refrigerante líquido y una línea 7 de conexión de refrigerante gaseoso que sirven para conectar la unidad 902 de fuente de calor y las unidades 5 de usuario.

Las unidades 5 de usuario principalmente incluyen una válvula 51 de expansión en el lado del usuario, y un intercambiador 52 de calor en el lado del usuario. La válvula 51 de expansión en el lado del usuario es una válvula de expansión eléctrica que está conectada al lado de líquido del intercambiador 52 de calor en el lado del usuario, y sirve para ajustar la presión de refrigerante, el caudal de refrigerante y similares. El intercambiador 52 de calor en el lado del usuario es un intercambiador de calor de tipo banco de tubos aleteados, y sirve para intercambiar calor con aire interior. En la presente realización, una unidad de usuario 5 incluye un ventilador (no mostrado en las figuras) que introduce aire interior hacia el interior del mismo, y sirve para soplar aire hacia fuera, y puede intercambiar calor entre el aire interior y el refrigerante que fluye en el intercambiador 52 de calor en el lado del usuario.

La unidad 902 de fuente de calor principalmente incluye un compresor 21, un separador 22 de aceite, una válvula 23 de conmutación de cuatro vías, un intercambiador 24 de calor en el lado de la fuente de calor, un circuito 25 puente que incluye una válvula 25a de expansión en el lado de la fuente de calor, un receptor 26, un válvula 27 de compuerta en el lado del líquido, y una válvula 28 de compuerta en el lado del gas. El compresor 21 sirve para comprimir gas refrigerante introducido en el mismo. El separador 22 de aceite está dispuesto en el lado de descarga del compresor 21, y es un recipiente que sirve para separar aceite incluido en el gas refrigerante que se ha comprimido/descargado. El aceite separado en el separador 22 de aceite se devuelve al lado de entrada del compresor 21 a través de una línea 22a de retorno de aceite. La válvula 23 de conmutación de cuatro vías sirve para conmutar la dirección del flujo de refrigerante durante la conmutación entre operaciones de enfriamiento y operaciones de calentamiento. Durante las operaciones de enfriamiento, la válvula 23 de conmutación de cuatro vías puede conectar el puerto de descarga del separador 22 de aceite y el lado de gas del intercambiador 24 de calor en el lado de la fuente de calor, y puede conectar el lado de entrada del compresor 21 y la línea 7 de conexión de refrigerante gaseoso. Durante las operaciones de calentamiento, la válvula 23 de conmutación de cuatro vías puede conectar la salida del separador 22 de aceite y la línea 7 de conexión de refrigerante gaseoso, y puede conectar el lado de entrada del compresor 21 y el lado de gas del intercambiador 24 de calor en el lado de la fuente de calor. El intercambiador 24 de calor en el lado de la fuente de calor es un intercambiador de calor de tipo banco de tubos aleteados, y sirve para intercambiar calor entre aire y el refrigerante que actúa como una fuente de calor. La unidad 902 de fuente de calor incluye un ventilador (no mostrado en las figuras) que toma aire exterior hacia el interior del mismo, y sirve para soplar aire hacia fuera, y puede intercambiar calor
entre el aire exterior y el refrigerante que fluye en el intercambiador 24 de calor en el lado de la fuente de calor.

El receptor 26 es, por ejemplo, un recipiente cilíndrico de tipo vertical como el que se muestra en la figura 11, y sirve para almacenar temporalmente líquido refrigerante que fluye en el circuito 10 de refrigerante principal. El receptor 26 incluye un puerto de entrada en la parte superior del recipiente, y un puerto de descarga en la parte inferior del recipiente. El circuito 25 puente está formado a partir de la válvula 25a de expansión en el lado de la fuente de calor y tres válvulas 25b, 25c, 25d de retención, y sirve para permitir que el refrigerante fluya en el receptor 26 desde el puerto de entrada del receptor 26 y para permitir que el refrigerante líquido fluya hacia fuera desde el puerto de descarga del receptor 26, incluso cuando el refrigerante que fluye en el circuito 10 de refrigerante principal fluye hacia el receptor 26 desde el intercambiador 24 de calor en el lado de la fuente de calor o fluye hacia el receptor 26 desde los intercambiadores 52 de calor en el lado del usuario. La válvula 25a de expansión en el lado de la fuente de calor es una válvula de expansión eléctrica que está conectada al lado de líquido del intercambiador 24 de calor en el lado de la fuente de calor, y sirve para ajustar la presión de refrigerante, el caudal de refrigerante y similares. La válvula 27 de compuerta en el lado del líquido y la válvula 28 de compuerta en el lado del gas están conectadas respectivamente a la línea 6 de conexión de refrigerante líquido y la línea 7 de conexión de refrigerante gaseoso. El circuito 10 de refrigerante principal del climatizador 901 de aire está formado por estos dispositivos, líneas y válvulas.

Además, el climatizador 901 de aire incluye un circuito 930 de detección de nivel de líquido que está conectado a una posición predeterminada en el receptor 26. El circuito 930 de detección de nivel de líquido está conectado entre la posición predeterminada del receptor 26 y el lado de entrada del compresor 21, y puede extraer refrigerante desde la posición predeterminada del receptor 26, reducir la presión del refrigerante, y devolver el refrigerante al lado de entrada del compresor 21. Aquí, la posición predeterminada del receptor 26 al que el circuito 930 de detección de nivel de líquido está conectado es una primera posición L1 predeterminada (véase la figura 11) que corresponde a la cantidad de refrigerante líquido que está almacenado en el receptor 26 cuando la cantidad requerida de refrigerante está cargada en el circuito 10 de refrigerante principal. El circuito 930 de detección de nivel de líquido incluye un circuito 931 de derivación que tiene un mecanismo 931 a de apertura/cierre compuesto por una válvula de solenoide y un mecanismo 93l b de reducción de presión compuesto por un tubo capilar que sirve para reducir la presión de refrigerante que se proporciona en el lado aguas abajo del mecanismo 931a de apertura/cierre, y un mecanismo 932 de detección de temperatura compuesto por un termistor que está dispuesto en una posición en el lado aguas abajo del mecanismo 93l b de reducción de presión.

Va a describirse el acto de cargar el circuito 10 de refrigerante principal del climatizador 901 de aire anteriormente mencionado (que incluye el receptor 26 y el circuito 930 de detección de nivel de líquido) con refrigerante (por ejemplo, R407C).

En primer lugar, la configuración de circuito del circuito 10 de refrigerante principal se pondrá en modo de operación de enfriamiento. Durante las operaciones de enfriamiento, la válvula 23 de conmutación de cuatro vías está en el estado mostrado por las líneas continuas en la figura 10, es decir, el lado de descarga desde el compresor 21 está conectado al lado de gas del intercambiador 24 de calor en el lado de la fuente de calor, y el lado de entrada del compresor 21 está conectado al lado de gas de los intercambiadores 52 de calor en el lado del usuario. Además, la válvula 27 de compuerta en el lado del líquido, la válvula 28 de compuerta en el lado del gas, y la válvula 25a de expansión en el lado de la fuente de calor se abren, y la abertura de la válvula 51 de expansión en el lado del usuario se ajusta para reducir la presión del refrigerante.

Con el circuito 10 de refrigerante principal en este estado, el refrigerante se cargará en el circuito 10 de refrigerante principal desde el exterior del mismo, y se realizará una operación de enfriamiento. Más específicamente, cuando se activan el ventilador de la unidad 902 de fuente de calor, el ventilador de la unidad 5 de usuario, y el compresor 21, el refrigerante gaseoso a una presión P_{s} (aproximadamente 0,6 MPa) (véase el punto A en la figura 12) se introducirá en el compresor 21 y se comprimirá hasta una presión P_{d} (aproximadamente 2,0 MPa, correspondiente a una temperatura de condensación de 50°C para el refrigerante en el intercambiador 24 de calor en el lado de la fuente de calor). Después de esto, el refrigerante se enviará al separador 22 de aceite para separar el refrigerante gaseoso y el aceite (véase el punto B en la figura 12). Después de esto, el refrigerante gaseoso comprimido se envía al intercambiador 24 de calor en el lado de la fuente de calor a través de la válvula 23 de conmutación de cuatro vías, intercambia calor con el aire exterior, y se condensa (véase el punto C en la figura 12). El refrigerante líquido condensado se enviará a las unidades 5 de usuario a través del circuito 25 puente y la línea 6 de conexión de refrigerante líquido. Entonces, se reduce la presión del refrigerante líquido que se envía a las unidades 5 de usuario mediante la válvula 51 de expansión en el lado del usuario (véase el punto D en la figura 12), y entonces intercambia calor con el aire interior en los intercambiadores 52 de calor en el lado del usuario y se evapora (véase el punto A en la figura 12). El refrigerante gaseoso evaporado se introduce de nuevo en el compresor 21 a través de la línea 7 de conexión de refrigerante gaseoso y la válvula 23 de conmutación de cuatro vías. Entonces se realiza la misma operación que la operación de enfriamiento.

El refrigerante se cargará en el circuito 10 de refrigerante principal mientras continúa esta operación. Aquí, controlando el caudal de aire soplado por los ventiladores de cada unidad 5, 902, sólo una parte de la cantidad total de refrigerante que se ha cargado desde el exterior se almacenará gradualmente como refrigerante líquido en el receptor 26, debido a que la cantidad de refrigerante evaporado en los intercambiadores 52 de calor en el lado del usuario se equilibrará con la cantidad de refrigerante condensado en el intercambiador 24 de calor en el lado de la fuente de calor.

A continuación, mientras se realiza la operación de carga de refrigerante anteriormente mencionada, el mecanismo 931 a de apertura/cierre del circuito 930 de detección de nivel de líquido se abrirá, una parte del refrigerante se extraerá desde la primera posición L_{1} predeterminada del receptor 26, la presión del mismo se reducirá por medio del mecanismo 931b de reducción de presión, la temperatura del refrigerante después de la reducción de presión se medirá por medio del mecanismo 32 de detección de temperatura, y entonces el refrigerante se devolverá al lado de entrada del compresor 21.

En el caso de que la cantidad del refrigerante líquido almacenado en el receptor 26 sea baja, y el nivel de líquido del refrigerante líquido no alcance la primera posición L_{1} predeterminada del receptor 26, el refrigerante gaseoso en el estado saturado (véase el punto E de la figura 13) fluirá en el mismo. Se reducirá la presión de este refrigerante gaseoso a la presión P_{s} mediante el mecanismo 931 b de reducción de presión, y se reducirá su temperatura desde aproximadamente 57°C hasta aproximadamente 20°C (una reducción de temperatura de aproximadamente 37°C) (véase el punto F de la figura 13).

Después de esto, cuando el nivel de líquido del refrigerante líquido alcanza la primera posición L_{1} predeterminada del receptor 26 y el refrigerante líquido en el estado saturado en el receptor 26 fluye hacia el circuito 930 de detección de nivel de líquido (véase el punto H de la figura 13), reduciendo la presión de este refrigerante líquido a la presión P_{s} por medio del mecanismo 931b de reducción de presión, la temperatura del refrigerante se reducirá rápidamente desde aproximadamente 50°C hasta aproximadamente 3°C (una reducción de temperatura de aproximadamente 47°C) (véase el punto I de la figura 13) debido a que se produce evaporación instantánea.

Así, en este climatizador 901 de aire, se proporciona un circuito 930 de detección de nivel de líquido que extrae una parte de refrigerante desde la primera posición L_{1} predeterminada del receptor 26, reduce la presión del mismo, mide la temperatura de refrigerante, y entonces devuelve el refrigerante al lado de entrada del compresor 21. Entonces, si el refrigerante extraído del receptor 26 está en el estado gaseoso, el circuito 930 de detección de nivel de líquido reducirá una pequeña cantidad la temperatura del refrigerante cuya presión se ha reducido en el circuito 930 de detección de nivel de líquido (desde el punto E hasta el punto F de la figura 13), y si el refrigerante extraído del receptor 26 está en el estado líquido, el circuito 930 de detección de nivel de líquido reducirá una gran cantidad la temperatura del refrigerante cuya presión se ha reducido por medio de evaporación instantánea (desde el punto H hasta el punto I de la figura 13). Si esta reducción de temperatura es grande, el circuito 930 de detección de nivel de líquido determinará que el refrigerante líquido en el receptor 26 está almacenado hasta la primera posición predeterminada L_{1}, y si esta reducción de temperatura es pequeña, el circuito 930 de detección de nivel de líquido detectará que la cantidad requerida de refrigerante se ha cargado en el circuito 10 de refrigerante principal determinando que el refrigerante líquido en el receptor 26 no está almacenado hasta la primera posición predeterminada L_{1}. (Por ejemplo, remítase a la publicación no examinada de patente japonesa número 2002-350014)

Sin embargo, habrá veces en las que el climatizador 901 de aire convencional anteriormente mencionado debe operarse en condiciones en las que la temperatura de la fuente de calor (tal como el aire exterior) del intercambiador 24 de calor en el lado de la fuente de calor es alta, y la presión de refrigerante en el lado de descarga del compresor 21 es alta. Además, habrá veces en las que el refrigerante de funcionamiento se cargará desde R407C hasta R410A o similares que tienen características de presión de saturación (es decir, un punto de ebullición bajo) que tienen una presión más alta que R407C, R22, o similares.

Por ejemplo, como se muestra en la figura 14, cuando el refrigerante de funcionamiento se cambia a R410A, debido a que el punto de ebullición de R410A es inferior al de R407C, la temperatura de condensación del refrigerante en el intercambiador 24 de calor en el lado de la fuente de calor durante las operaciones de enfriamiento se supone que es la misma, 50°C, que cuando se usa R407C, y la presión de condensación en el intercambiador 24 de calor en el lado de la fuente de calor, es decir, la presión de descarga P_{d}' del compresor 21, se supone que es aproximadamente 3,0 MPa. En estas condiciones, si el ciclo de refrigeración durante las operaciones de enfriamiento se dibuja en la figura 14, una línea conectará los puntos A', B', C' y D'. En este caso, el punto uno al que debe prestarse atención es la inclinación de la línea de vapor en el punto E' en el que el segmento de línea B'-C' interseca con la línea de vapor. Como se muestra en las figuras 12 y 13, cuando se usa R407C como refrigerante de funcionamiento, la inclinación de la línea de vapor en el punto E en el que el segmento de línea B-C interseca con la línea de vapor es aproximadamente vertical con respecto al eje horizontal o está inclinado ligeramente hacia la derecha en las figuras. Sin embargo, como se muestra en la figura 14, cuando se usa R410A, la inclinación de la línea de vapor en el punto E' en el que el segmento de línea B'-C' interseca con la línea de vapor se inclina hacia la izquierda. Debido a esto, si se intenta detectar si el refrigerante almacenado en el receptor 26 ha alcanzado o no una posición predeterminada por medio del circuito 930 de detección de nivel de líquido, entonces como se muestra en la figura 13, si se usa R407C el grado de reducción de temperatura cuando se reduce la presión del refrigerante gaseoso en el estado saturado (desde el punto E hasta el punto F de la figura 13) será más pequeño que el grado de reducción de temperatura cuando se reduce la presión del refrigerante líquido en el estado saturado (desde el punto H hasta el punto I de la figura 13). Sin embargo, como se muestra en la figura 15, si se usa R410A, para conseguir el estado de dos fases cuando se reduce la presión del refrigerante gaseoso en un estado saturado (punto E' hasta el punto F' de la figura 15), se producirá la misma reducción de temperatura que cuando se produce evaporación instantánea si se reduce la presión del refrigerante líquido en el estado saturado (desde el punto H' hasta el punto I' en la figura 15). Debe observarse que con cualquier refrigerante, se producirá una reducción de temperatura de aproximadamente 47°C (desde 50°C hasta 3°C).

Por ello, incluso si el nivel de líquido del refrigerante líquido no alcanza la primera posición L_{1} predeterminada del receptor 26, se detectará la reducción brusca de la temperatura del refrigerante tomado desde la primera posición L_{1} predeterminada del receptor 26, y se producirán errores en la determinación de si el refrigerante líquido está almacenado hasta la primera posición L_{1} predeterminada del receptor 26.

Además, este fenómeno no se limita sólo a situaciones en las que el refrigerante de funcionamiento es R410A. Incluso en situaciones en las que se usa R407C, se producirá el mismo fenómeno que con R410A si se producen operaciones en condiciones en las que la temperatura del aire exterior sea alta y la temperatura de condensación del refrigerante en el intercambiador 24 de calor en el lado de la fuente de calor sea alta, debido a que la posición del punto E en las figuras 12 y 13 se desplazará hacia arriba, y la inclinación de la fase de vapor se moverá hacia la izquierda. El documento US-A-5 435 145 da a conocer un dispositivo de refrigeración según el preámbulo de la reivindicación 1.

Descripción de la invención

En un dispositivo de refrigeración que incluye un circuito de refrigeración que tiene un compresor y un receptor, un objetivo de la presente invención es aumentar la capacidad de un circuito de detección de nivel de líquido para determinar con precisión si está almacenado refrigerante líquido hasta una posición predeterminada del receptor o no.

Este objetivo se consigue por medio del dispositivo de refrigeración dado a conocer en la reivindicación 1.

Este dispositivo de refrigeración incluye un circuito de detección de nivel de líquido que puede medir la temperatura de refrigerante extraído desde una posición predeterminada del receptor después de una reducción de presión y un calentamiento. Con esta disposición, debido a que habrá un gran aumento en la temperatura del refrigerante debido al calentamiento cuando el refrigerante extraído desde el receptor esté en el estado gaseoso, y cuando esté en el estado líquido, la energía calorífica debida al calentamiento se consumirá como calor latente de vaporización y por tanto habrá un pequeño aumento en la temperatura del refrigerante debido al calentamiento, el circuito de detección de nivel de líquido puede determinar que el refrigerante líquido no está almacenado hasta la posición predeterminada del receptor cuando hay un gran aumento en la temperatura de refrigerante, y puede determinar que el refrigerante líquido está almacenado hasta la posición predeterminada del receptor cuando hay un pequeño aumento en la temperatura de refrigerante. Así, incluso en condiciones en las que el refrigerante extraído desde el receptor está en el estado gaseoso saturado, y se produce un estado de dos fases durante la reducción de presión, debido a que el circuito de detección de nivel de líquido puede determinar si el refrigerante líquido está almacenado hasta la posición predeterminada del receptor o no, la precisión de la determinación del mismo puede mejorarse en comparación a cuando se usa un circuito de detección de nivel de líquido convencional para determinar si el refrigerante está almacenado hasta la posición predeterminada del receptor o no por medio del tamaño de la reducción de temperatura durante la reducción de presión.

Según la invención, el circuito de detección de nivel de líquido incluye un circuito de derivación y un mecanismo de detección de temperatura. El circuito de derivación incluye un mecanismo de apertura/cierre, un mecanismo de reducción de presión y un mecanismo de calentamiento, y conecta el receptor con un lado de entrada del compresor. El mecanismo de detección de temperatura detecta la temperatura del refrigerante después de calentarse por medio del mecanismo de calentamiento.

Características opcionales preferidas se describen en las reivindicaciones dependientes:

El dispositivo de refrigeración dado a conocer en la reivindicación 2 es el dispositivo de la reivindicación 1, en el que la posición predeterminada del receptor es una posición en la que pueden estar presentes refrigerante gaseoso o refrigerante líquido cuando la cantidad de refrigerante almacenado en el receptor ha cambiado.

El dispositivo de refrigeración dado a conocer en la reivindicación 3 es el dispositivo de la reivindicación 1, en el que el mecanismo de calentamiento es un intercambiador de calor que usa refrigerante que fluye dentro del circuito de refrigerante principal como fuente de calentamiento.

Con este dispositivo de refrigeración, otra fuente de calentamiento externa tal como por ejemplo un calentador eléctrico o similar resultará innecesaria, porque se usa un mecanismo de calentamiento que usa refrigerante que fluye en el circuito de refrigerante principal como fuente de calentamiento.

El dispositivo de refrigeración dado a conocer en la reivindicación 4 es el dispositivo de la reivindicación 3, en el que la fuente de calentamiento del mecanismo de calentamiento es refrigerante líquido que fluye en el circuito de refrigerante principal entre un intercambiador de calor en el lado de la fuente de calor e intercambiadores de calor en el lado del usuario. El mecanismo de calentamiento está dispuesto en el circuito de derivación más aguas abajo del flujo de refrigerante que el mecanismo de reducción de presión.

Con este dispositivo refrigerante, los cambios en la temperatura del refrigerante serán pequeños, y la temperatura del refrigerante será relativamente estable, incluso si se usa un intercambio de calor, porque el mecanismo de calentamiento usa refrigerante líquido que fluye en el circuito de refrigerante principal como fuente de calentamiento. Por ello, el refrigerante que fluye en el circuito de detección de nivel de líquido puede calentarse de manera estable.

El dispositivo de refrigeración dado a conocer en la reivindicación 5 es el dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, e incluye además un circuito de detección de nivel de líquido auxiliar que tiene la misma estructura que la del circuito de detección de nivel de líquido, y está dispuesto para extraer una parte de refrigerante en el receptor desde una posición de referencia del receptor que se llena de manera continua con refrigerante líquido incluso cuando la cantidad de refrigerante almacenado en el receptor ha cambiado.

Con este dispositivo de refrigeración, previendo el circuito de detección de nivel de líquido auxiliar que tiene la misma configuración que el circuito de detección de nivel de líquido en la posición de referencia en la que el refrigerante líquido está almacenado de manera continua en el receptor, la temperatura del refrigerante puede detectarse por medio de cada mecanismo de detección de temperatura de los dos circuitos de detección de nivel de líquido, y el nivel de líquido puede detectarse comparando la temperatura del refrigerante detectada por el mecanismo de detección de temperatura en el lado del circuito de detección de nivel de líquido auxiliar como referencia, con la temperatura del refrigerante detectada mediante el mecanismo de detección de temperatura en el lado del circuito de detección de nivel de líquido. Así, la presencia o ausencia de un nivel de líquido puede determinarse fácilmente, y la precisión de medición puede mejorarse adicionalmente.

El dispositivo de refrigeración dado a conocer en la reivindicación 6 es el dispositivo de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el refrigerante que fluye en el circuito de refrigerante principal y el circuito de detección de nivel de líquido incluye R32 al 50% en peso o más.

Cuando el refrigerante que va a usarse incluye R32 al 50% en peso o más como el refrigerante de funcionamiento, habrá veces en las que la presencia o ausencia de un nivel de líquido no puede determinarse con buena precisión mediante un circuito de detección de nivel de líquido convencional, porque habrá una inclinación hacia la izquierda de la línea de vapor en la gráfica presión- entalpía a la temperatura de condensación (próxima a 50°C) del refrigerante en el intercambiador de calor en el lado de la fuente de calor durante las operaciones de enfriamiento y operaciones de carga de refrigerante. Sin embargo, con este dispositivo de refrigeración, incluso cuando va a usarse el tipo de refrigerante de funcionamiento anterior, el circuito de detección de nivel de líquido puede determinar la presencia o ausencia de un nivel de líquido en la posición predeterminada del receptor con buena precisión porque el mecanismo de calentamiento está previsto en el mismo.

El procedimiento de detección de la cantidad de refrigerante en un dispositivo de refrigeración dado a conocer en la reivindicación 7 es un procedimiento de detección de la cantidad de refrigerante en un dispositivo de refrigeración que tiene un circuito de refrigerante que incluye un compresor que comprime refrigerante gaseoso, un intercambiador de calor en el lado de la fuente de calor, y un receptor que almacena refrigerante líquido, incluyendo el procedimiento una etapa de funcionamiento de compresor y una etapa de detección de nivel de líquido. La etapa de funcionamiento de compresor aumenta la presión hasta el punto en el que el refrigerante que fluye en el circuito de refrigerante puede condensarse en el intercambiador de calor en el lado de la fuente de calor operando el compresor. Durante la etapa de funcionamiento de compresor, la etapa de detección de nivel de líquido extraerá una parte del refrigerante en el receptor desde una posición predeterminada del receptor, reducirá la presión del refrigerante y lo calentará, medirá la temperatura del refrigerante, y determinará si el nivel de líquido en el receptor está en la posición predeterminada o no basándose en la temperatura del refrigerante medida.

Con este procedimiento de detección de nivel de líquido del dispositivo de refrigeración, cuando el compresor opera para aumentar la presión hasta el punto en el que la presión del refrigerante que fluye en el circuito de refrigerante provocará condensación en el intercambiador de calor en el lado de la fuente de calor, el refrigerante en el receptor se extraerá desde la posición predeterminada del receptor, la presión del refrigerante se reducirá y el refrigerante se calentará, y entonces se medirá la temperatura del refrigerante. Con esta disposición, debido a que habrá un gran aumento en la temperatura del refrigerante debido al calentamiento cuando el refrigerante extraído desde el receptor esté en el estado gaseoso, y cuando esté en el estado líquido, la energía calorífica debida al calentamiento se consumirá como calor latente de vaporización y por tanto habrá un pequeño aumento en la temperatura del refrigerante debido al calentamiento, el circuito de detección de nivel de líquido puede determinar que el refrigerante líquido no está almacenado hasta la posición predeterminada del receptor cuando hay un gran aumento en la temperatura del refrigerante, y puede determinar que el refrigerante líquido está almacenado hasta la posición predeterminada del receptor cuando hay un pequeño aumento en la temperatura de refrigerante. Así, incluso en condiciones en las que el refrigerante extraído desde el receptor está en el estado gaseoso saturado, y se produce un estado de dos fases durante la reducción de presión, debido a que el circuito de detección de nivel de líquido puede determinar si el refrigerante líquido está almacenado hasta la posición predeterminada del receptor o no, la precisión de determinación del mismo puede mejorarse en comparación a cuando se usa un circuito de detección de nivel de líquido convencional para determinar si el refrigerante está almacenado hasta la posición predeterminada del receptor o no por medio del tamaño de la reducción de temperatura durante la reducción de presión.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es un diagrama esquemático de un circuito de refrigerante de un climatizador de aire de una primera realización de la presente invención.

La figura 2 es una vista ampliada de la figura 14, y muestra el funcionamiento de un circuito de detección de nivel de líquido de la primera realización y una segunda realización.

La figura 3 es una vista ampliada de la figura 12, y muestra el funcionamiento del circuito de detección de nivel de líquido de la primera realización.

La figura 4 es un diagrama esquemático de un circuito de refrigerante de un climatizador de aire que tiene una primera modificación del circuito de detección de nivel de líquido de la primera realización.

La figura 5 es un diagrama esquemático de un circuito de refrigerante de un climatizador de aire que tiene una segunda modificación del circuito de detección de nivel de líquido de la primera realización.

La figura 6 es un diagrama esquemático de un circuito de refrigerante de un climatizador de aire que tiene una tercera modificación del circuito de detección de nivel de líquido de la primera realización.

La figura 7 es un diagrama esquemático de un circuito de refrigerante de un climatizador de aire que tiene una cuarta modificación del circuito de detección de nivel de líquido de la primera realización.

La figura 8 es un diagrama esquemático de un circuito de refrigerante de un climatizador de aire de una segunda realización de la presente invención.

La figura 9 muestra un receptor del climatizador de aire de la segunda realización.

La figura 10 es un diagrama esquemático de un circuito de refrigerante de un climatizador de aire convencional.

La figura 11 muestra un receptor convencional de un climatizador de aire y un receptor del climatizador de aire de la primera realización.

La figura 12 es una gráfica presión-entalpía de R407C, y muestra el ciclo de refrigerante de un climatizador de aire convencional durante operaciones de enfriamiento u operaciones de carga de refrigerante.

La figura 13 es una vista ampliada de la figura 12, y muestra el funcionamiento de un circuito de detección de nivel de líquido convencional.

La figura 14 es una gráfica presión-entalpía de R410A, y muestra el ciclo de refrigerante de un climatizador de aire convencional durante operaciones de enfriamiento u operaciones de carga de refrigerante.

La figura 15 es una vista ampliada de la figura 14, y muestra el funcionamiento de un circuito de detección de nivel de líquido convencional.

Mejor modo de llevar a cabo la invención

Realizaciones del dispositivo de refrigeración de la presente invención se describirán a continuación con referencia a las figuras.

Primera realización

(1) Configuración global de un climatizador de aire

La figura 1 es un diagrama esquemático de un circuito de refrigerante de un climatizador 1 de aire de una primera realización, y que se usa como un ejemplo del dispositivo de refrigeración de la presente invención. El climatizador 1 de aire incluye, al igual que el climatizador 901 de aire convencional, una unidad 2 de fuente de calor, una pluralidad de (en este caso, dos) unidades 5 de usuario que están conectadas en paralelo a la unidad 2 de fuente de calor, y una línea 6 de conexión de refrigerante líquido y una línea 7 de conexión de refrigerante gaseoso que sirven para conectar la unidad 2 de fuente de calor y las unidades 5 de usuario. En este caso, una descripción de las estructuras de las unidades 5 de usuario y la unidad 2 de fuente de calor, es decir, la estructura del circuito 10 de refrigerante principal, se omitirá debido a que son las mismas que las del climatizador 901 de aire convencional excepto en el circuito 30 de detección de nivel de líquido, y por tanto sólo se describirá la estructura del circuito 30 de detección de nivel de líquido.

El circuito 30 de detección de nivel de líquido del climatizador 1 de aire está conectado, al igual que el circuito 930 de detección de nivel de líquido convencional, entre la primera posición L_{1} predeterminada del receptor 26 y el lado de entrada del compresor 21, puede extraer refrigerante desde una posición predeterminada del receptor 26, reducir la presión de y calentar el refrigerante, y entonces devolver el refrigerante al lado de entrada del compresor 21.

El circuito 30 de detección de nivel de líquido tiene un circuito de derivación 31 que incluye un mecanismo 31a de apertura/cierre compuesto por una válvula de solenoide, un mecanismo 31b de reducción de presión compuesto por un tubo capilar previsto en el lado aguas abajo del mecanismo 31a de apertura/cierre y que sirve para reducir la presión del refrigerante, y un mecanismo 31c de calentamiento compuesto por un intercambiador de calor que calienta el refrigerante cuya presión se ha reducido. El circuito 30 de detección de nivel de líquido incluye además un mecanismo 32 de detección de temperatura compuesto por un termistor que está dispuesto en una posición en el lado aguas abajo del mecanismo 31c de calentamiento. El mecanismo 31c de calentamiento es un intercambiador de calor que intercambia calor con refrigerante líquido (una fuente de calor) que fluye entre el intercambiador 24 de calor en el lado de la fuente de calor y los intercambiadores 52 de calor en el lado del usuario (más específicamente, entre un circuito 25 puente y válvulas 27 de compuerta en el lado del líquido). Por ejemplo, puede usarse un intercambiador de calor de tipo doble tubo.

(2) Funcionamiento del climatizador de aire

A continuación, se emplearán las figuras 1, 2 y 14 (cuando se usa R410A como refrigerante de funcionamiento) para describir el funcionamiento del climatizador 1 de aire. En este caso, la figura 2 es una vista ampliada de la figura 14, y muestra el funcionamiento del circuito 30 de detección de nivel de líquido.

(A) Operaciones de enfriamiento

En primer lugar, se describirán las operaciones de enfriamiento. Durante las operaciones de enfriamiento, la válvula 23 de conmutación de cuatro vías está en el estado mostrado por las líneas continuas en la figura 1, es decir, el lado de descarga del compresor 21 está conectado al lado de gas del intercambiador 24 de calor en el lado de la fuente de calor, y el lado de entrada del compresor 21 está conectado al lado de gas de los intercambiadores 52 de calor en el lado del usuario. Además, la válvula 27 de compuerta en el lado del líquido, la válvula 28 de compuerta en el lado del gas, y la válvula 25a de expansión en el lado de la fuente de calor se abren, y las aberturas de las válvulas 51 de expansión en el lado del usuario se ajustan para que se reduzca la presión de refrigerante.

Cuando se activan el ventilador de la unidad 2 de fuente de calor, los ventiladores de unidad 5 de usuario, y el compresor 21, con el circuito 10 de refrigerante principal en este estado, el refrigerante gaseoso a la presión P'_{s} (aproximadamente 0,9 MPa) (véase el punto A' de la figura 14) se introducirá en el compresor 21 y se comprimirá a la presión P'_{d} (aproximadamente 3,0 MPa). Después de esto, el refrigerante se enviará al separador 22 de aceite para separar el refrigerante gaseoso y el aceite (véase el punto B' de la figura 14). Entonces, el gas refrigerante comprimido se envía al intercambiador 24 de calor en el lado de la fuente de calor a través de la válvula 23 de conmutación de cuatro vías, intercambia calor con el aire exterior, y se condensa (véase el punto C' de la figura 14). El refrigerante líquido condensado se enviará a las unidades 5 en el lado del usuario a través del circuito 25 puente y la línea 6 de conexión de refrigerante líquido. Entonces, se reduce la presión del refrigerante líquido que se envía a las unidades 5 de usuario mediante las válvulas 51 de expansión en el lado del usuario (remítase al punto D' de la figura 14), y entonces intercambia calor con el aire interior en los intercambiadores 52 de calor en el lado del usuario y se evapora (remítase al punto A' de la figura 14). El refrigerante evaporado gaseoso se lleva de nuevo hacia el compresor 21 a través de la línea 7 de conexión de refrigerante gaseoso y la válvula 23 de conmutación de cuatro vías. De este modo se realizarán las operaciones de enfriamiento.

(B) Operaciones de calentamiento

A continuación se describirán las operaciones de calentamiento. Durante las operaciones de calentamiento, la válvula 23 de conmutación de cuatro vías está en el estado mostrado por las líneas discontinuas en la figura 1, es decir, el lado de descarga del compresor 21 está conectado al lado de gas del intercambiadores 52 de calor en el lado del usuario, y el lado de entrada del compresor 21 está conectado al lado de gas del intercambiador 24 de calor en el lado de la fuente de calor. Además, la válvula 27 de compuerta en el lado del líquido, la válvula 28 de compuerta en el lado del gas y las válvulas 51 de expansión en el lado del usuario 51 se abren, y las aberturas de la válvula 25a de expansión en el lado de la fuente de calor se ajusta para reducir la presión del refrigerante.

Con el circuito 10 de refrigerante principal en este estado, cuando se activa el ventilador de la unidad 2 de fuente de calor, los ventiladores de unidad 5 de usuario, y el compresor 21, el refrigerante gaseoso se introducirá en el compresor 21 y se comprimirá, y entonces se enviará al separador 22 de aceite para que el aceite y el refrigerante gaseoso se separen. Después de esto, el refrigerante gaseoso comprimido se enviará a las unidades 5 de usuario a través de la válvula 23 de conmutación de cuatro vías y la línea 7 de conexión de refrigerante gaseoso. Entonces, el refrigerante gaseoso enviado a las unidades 5 de usuario intercambia calor con los intercambiadores 52 de calor en el lado del usuario y se condensa. El refrigerante líquido condensado se envía a la unidad 2 de fuente de calor a través de la válvula 51 de expansión en el lado del usuario y la línea 6 de conexión de refrigerante líquido. Entonces, se reduce la presión del refrigerante líquido enviado a la unidad 2 de fuente de calor en la válvula 25a de expansión en el lado de la fuente de calor del circuito 25 puente, y entonces intercambia calor con el aire exterior en el intercambiador 24 de calor en el lado de la fuente de calor y se evapora. El refrigerante gaseoso evaporado de nuevo se lleva hacia el compresor 21 a través de la válvula 23 de conmutación de cuatro vías. En otras palabras, durante las operaciones de calentamiento, el estado del refrigerante cambiará en el orden mostrado en la figura 14, es decir, punto A', punto D', punto C', punto B', y punto A'. Éste se invierte durante las operaciones de enfriamiento. De este modo se realizarán las operaciones de calentamiento.

(C) Operación de carga de refrigerante

A continuación, se emplearán las figuras 2 y 14 para describir el funcionamiento cuando se carga el refrigerante en el circuito 10 de refrigerante principal.

En primer lugar, la configuración del circuito 10 de refrigerante principal se dispondrá en la misma configuración que durante las operaciones de enfriamiento. Entonces, con el circuito 10 de refrigerante principal en este estado y del mismo modo que el climatizador 901 de aire convencional, el refrigerante se carga en el circuito 10 de refrigerante principal desde el exterior del mismo mientras se realiza la misma operación que la operación de enfriamiento anteriormente mencionada.

Entonces, mientras que se realiza la operación de carga de refrigerante anteriormente mencionada, se realizará una operación en la que el mecanismo 31a de apertura/cierre del circuito 30 de detección de nivel de líquido se abre, una parte del refrigerante se extrae desde la posición predeterminada del receptor 26, la presión del refrigerante se reduce en el mecanismo 31b de reducción de presión, el refrigerante se calienta en el mecanismo 31c de calentamiento, la temperatura del refrigerante se mide después del calentamiento, y entonces el refrigerante se devuelve al lado de entrada del compresor 21.

En el caso de que la cantidad del refrigerante líquido almacenado en el receptor 26 sea baja y el nivel de líquido del refrigerante líquido no alcance la primera posición L_{1} predeterminada, fluirá refrigerante gaseoso en el estado saturado (véase el punto E' de la figura 2) hacia el circuito 30 de detección de nivel de líquido. Se reducirá la presión de este refrigerante gaseoso a la presión P_{s}' mediante el mecanismo 31b de reducción de presión, dispuesto en el estado de dos fases, y se reduce su temperatura desde aproximadamente 50°C hasta aproximadamente 3°C (una reducción de temperatura de aproximadamente 47°C) (véase el punto F' de la figura 2). El refrigerante en el estado de dos fases intercambiará calor con el refrigerante que fluye en el circuito 10 de refrigerante principal (más específicamente, entre el circuito 25 puente y la válvula 27 de compuerta en el lado del líquido) y se calentará mediante el mecanismo 31c de calentamiento (véase el punto G' de la figura 2). Así, el refrigerante en el estado de dos fases se calentará desde aproximadamente 3°C hasta aproximadamente 15°C (un aumento de temperatura de aproximadamente 12°C) y se dispondrá en el estado gaseoso supercalentado.

Después de esto, cuando el nivel de líquido del refrigerante líquido alcanza la primera posición L_{1} predeterminada del receptor 26 y el refrigerante líquido en el estado saturado en el receptor 26 fluye hacia el circuito 30 de detección de nivel de líquido (véase el punto H' de la figura 2), la temperatura del refrigerante gaseoso se reducirá rápidamente desde aproximadamente 50°C hasta aproximadamente 3°C (una reducción de temperatura de aproximadamente 47°C) (véase el punto I' de la figura 2) reduciendo la presión del mismo a la presión P_{s}' por medio del mecanismo 31b de reducción de presión y porque se produce evaporación instantánea. El refrigerante en el estado de dos fases se calentará por medio del mecanismo 31c de calentamiento (véase el punto J' de la figura 2). Así, el refrigerante en el estado de dos fases capturará el calor latente de vaporización y se evaporará adicionalmente, pero no alcanzará el punto en el que se evapora totalmente, y la temperatura del mismo se mantendrá a aproximadamente 3°C.

Entonces, el circuito 30 de detección de nivel de líquido usará un aumento de temperatura grande durante el calentamiento en el circuito 30 de detección de nivel de líquido cuando el refrigerante almacenado en el receptor 26 está en el estado gaseoso, y usará un aumento de temperatura pequeño durante el calentamiento cuando el refrigerante está en el estado líquido, para detectar que se ha cargado la cantidad requerida de refrigerante determinando que el refrigerante líquido en el receptor 26 no está almacenado hasta la primera posición L_{1} predeterminada cuando el aumento de temperatura es grande, y determinando que el refrigerante líquido en el receptor 26 está almacenado hasta la primera posición L_{1} predeterminada cuando el aumento de temperatura es pequeño, y entonces finalizando la operación de carga de refrigerante.

(3) Características especiales del climatizador de aire

El climatizador 1 de aire de la presente realización, y en particular el circuito 30 de detección de nivel de líquido, tienen las siguientes características especiales.

(A) El circuito 30 de detección de nivel de líquido que puede medir la temperatura del refrigerante extraído desde la primera posición L_{1} predeterminada del receptor 26 tras la reducción de presión y el calentamiento está previsto en el climatizador 1 de aire. Con esta disposición, dado que habrá un gran aumento en la temperatura del refrigerante debido al calentamiento cuando el refrigerante aspirado desde el receptor 26 está en estado gaseoso, y cuando está en el estado líquido, la energía calorífica debida al calentamiento se consumirá como calor latente de vaporización y por tanto habrá un pequeño aumento en la temperatura del refrigerante debido al calentamiento, el circuito 30 de detección de nivel de líquido puede determinar que el refrigerante líquido no está almacenado hasta la primera posición L_{1} predeterminada del receptor 26 cuando hay un gran aumento en la temperatura del refrigerante, y puede determinar que el refrigerante líquido está almacenado hasta la primera posición L_{1} predeterminada del receptor 26 cuando hay un pequeño aumento en la temperatura del refrigerante. Por tanto, incluso en condiciones en las que el refrigerante extraído desde el receptor 26 está en el estado gaseoso saturado, y se produce un estado de dos fases durante la reducción de presión (punto E' a punto F' de la figura 2), dado que el circuito 30 de detección de nivel de líquido puede determinar si el refrigerante líquido está almacenado o no hasta la primera posición L_{1} predeterminada del receptor 26, la precisión de la determinación del mismo puede mejorarse en comparación con cuando se usa el circuito 930 de detección de nivel de líquido convencional que determina si el refrigerante está almacenado o no hasta la primera posición L_{1} predeterminada del receptor 26 por medio de la magnitud de la reducción de temperatura durante la reducción de presión.

(B) En particular, cuando el refrigerante que va a usarse incluye un 50% en peso o más de R32 (que es similar al R410A anteriormente descrito) como refrigerante de funcionamiento, habrá veces en las que la presencia o ausencia de un nivel de líquido no pueda determinarse con buena precisión por el circuito 930 de detección de nivel de líquido convencional, porque habrá una inclinación hacia la izquierda de la línea de vapor en la gráfica de presión-entalpía a la temperatura de condensación (próxima a 50°C) del refrigerante en el intercambiador 24 de calor en el lado de la fuente de calor durante operaciones de enfriamiento y operaciones de carga de refrigerante. Sin embargo, incluso cuando va a utilizarse el tipo anterior de refrigerante de funcionamiento, el circuito 30 de detección de nivel de líquido puede determinar la presencia o ausencia de un nivel de líquido en la primera posición L_{1} predeterminada del receptor 26 con buena precisión porque el mecanismo 31c de calentamiento está previsto en el mismo.

(C) Además, incluso si se utilizan R407C o R22, en condiciones en las que se realizan operaciones cuando la temperatura del aire exterior es elevada y la temperatura de condensación del refrigerante en el intercambiador 24 de calor en el lado de la fuente de calor es elevada (por ejemplo, 60°C), se producirá el mismo fenómeno que cuando se utiliza R410A, y habrá una ligera tendencia a empeorar la precisión de la determinación con el circuito 930 de detección de nivel de líquido convencional, porque, tal como se muestra en el punto E de la figura 3, la posición del punto E en las figuras 13 y 14 se moverá hacia arriba y la inclinación de la línea de vapor próxima al punto E será hacia la izquierda. Sin embargo, incluso en esta situación, como se muestra en la figura 3, debido a que el aumento de temperatura tras el calentamiento del refrigerante gaseoso saturado (del punto F al punto G de la figura 3) por medio del mecanismo 31c de calentamiento del circuito 30 de detección de nivel de líquido será de aproximadamente 12°C (un aumento de aproximadamente 17°C a aproximadamente 29°C), y el aumento de temperatura tras el calentamiento del refrigerante líquido saturado (del punto I al punto J de la figura 3) por medio del mecanismo 31c de calentamiento del circuito 30 de detección de nivel de líquido será aproximadamente 1°C (un aumento de 3°C a 4°C), el circuito 30 de detección de nivel de líquido puede, al igual que cuando se utiliza R410A, detectar la presencia o ausencia de un nivel de líquido en la primera posición L_{1} predeterminada del receptor 26 con buena precisión.

(D) Además, el mecanismo 31c de calentamiento puede calentar de manera estable el refrigerante, porque el mecanismo 31c de calentamiento es un intercambiador de calor que utiliza el refrigerante líquido en el circuito 10 de refrigerante principal que tiene una temperatura relativamente estable como fuente de calor.

(4) Modificación 1

El mecanismo 31b de reducción de presión está previsto en el circuito 30 de detección de nivel de líquido en el lado aguas abajo del mecanismo 31a de apertura/cierre, pero como se muestra en la figura 4, puede utilizarse un circuito 130 de detección de nivel de líquido que tiene un circuito 131 de derivación que incluye un mecanismo 131a de apertura/cierre que también funciona como un mecanismo de reducción de presión además del mecanismo 31a de apertura/cierre. Pueden obtenerse en esta configuración también los mismos efectos que cuando está previsto el circuito 30 de detección de nivel de líquido.

(5) Modificación 2

El mecanismo 31c de calentamiento está dispuesto en el circuito 30 de detección de nivel de líquido y está compuesto por un intercambiador de calor que utiliza refrigerante líquido como una fuente de calor, sin embargo, como se muestra en la figura 5, puede utilizarse un circuito 230 de detección de nivel de líquido que tiene un circuito 231 de derivación que incluye un mecanismo 231c de calentamiento de un tipo que calienta el refrigerante por medio de una fuente de calor externa tal como un calentador eléctrico o similares. Pueden obtenerse en esta configuración también los mismos efectos que cuando está previsto el circuito 30 de detección de nivel de líquido.

(6) Modificación 3

El mecanismo 31c de calentamiento está dispuesto en el circuito 30 de detección de nivel de líquido y está compuesto por un intercambiador de calor que utiliza refrigerante líquido como una fuente de calor, sin embargo, como se muestra en la figura 6, cuando el compresor 21 es un compresor accionado a motor, puede utilizarse un circuito 330 de detección de nivel de líquido que tiene un circuito 331 de derivación que incluye un mecanismo 331c de calentamiento que utiliza el calor residual del motor. Pueden obtenerse en esta configuración también los mismos efectos que cuando está previsto el circuito 30 de detección de nivel de líquido.

(7) Modificación 4

El mecanismo 31c de calentamiento está dispuesto en el circuito 30 de detección de nivel de líquido y está compuesto por un intercambiador de calor que utiliza refrigerante líquido como una fuente de calor, sin embargo, como se muestra en la figura 7, puede utilizarse un circuito 430 de detección de nivel de líquido que tiene un circuito 431 de derivación que incluye un mecanismo 431c de calentamiento compuesto por un intercambiador de calor que utiliza refrigerante gaseoso descargado desde el compresor 21 como una fuente de calor. Esta configuración es ligeramente inferior al mecanismo 31c de calentamiento del circuito 30 de detección de nivel de líquido que utiliza refrigerante líquido como una fuente de calor, desde el punto de vista del aumento del cambio de temperatura del refrigerante gaseoso utilizado como una fuente de calor y descargado desde el compresor 21, y desde el punto de vista del calentamiento estable. Sin embargo, la secuencia de conexión entre el mecanismo 31b de reducción de presión y el mecanismo 431c de calentamiento de esta configuración no está limitada, y puede simplificar la configuración del circuito.

Segunda Realización

En el climatizador 1 de aire de la primera realización, el circuito 30 de detección de nivel de líquido sólo prevé una primera posición L_{1} predeterminada del receptor 26 que corresponde a la cantidad de refrigerante requerida durante la carga de refrigerante. Sin embargo, para determinar si el receptor 26 está lleno o no de líquido, puede preverse un circuito de detección de nivel de líquido que tiene la misma configuración que la del circuito 30 de detección de nivel de líquido en una segunda posición L_{2} predeterminada en el vértice del receptor 26.

Además, un circuito de detección de nivel de líquido auxiliar que tiene la misma configuración que la del circuito 30 de detección de nivel de líquido puede preverse en una posición L_{R} de referencia en la que el refrigerante líquido se llena continuamente en la parte inferior del receptor 26.

Más específicamente, como se muestra en la figura 8, la configuración del circuito 10 de refrigerante principal y el circuito 30 de detección de nivel de líquido de un climatizador 501 de aire de la presente realización es la misma que la del climatizador 1 de aire de la primera realización, pero difiere en dos aspectos. Primero, el climatizador 501 de aire incluye un circuito 630 de detección de nivel de líquido que tiene una configuración que es la misma que la del circuito 30 de detección de nivel de líquido y está en el vértice del receptor 26, y segundo, el circuito 530 de detección de nivel de líquido auxiliar tiene una configuración que es la misma que la del circuito 30 de detección de nivel de líquido y está en la parte inferior del receptor 26.

Como se muestra en la figura 9, el circuito 630 de detección de nivel de líquido está conectado entre la segunda posición L_{2} predeterminada en el vértice del receptor 26 y el lado de entrada del compresor 21, y al igual que el circuito 30 de detección de nivel de líquido, puede extraer refrigerante desde el receptor 26, reducir la presión y el calor del refrigerante, y entonces devolver el refrigerante al lado de entrada del compresor 21. En este caso, tal como se ha indicado anteriormente, la segunda posición L_{2} predeterminada del receptor 26 al que está conectado el circuito 630 de detección de nivel de líquido es la posición en la que puede detectarse un estado lleno de líquido del receptor 26 por encima de la primera posición L_{1} predeterminada (véase la figura 9). Al igual que el circuito 30 de detección de nivel de líquido, el circuito 630 de detección de nivel de líquido incluye un circuito 631 de derivación que incluye un mecanismo 631a de apertura/cierre, un mecanismo 63l b de reducción de presión, y un mecanismo 631c de calentamiento, y un mecanismo 632 de detección de temperatura.

Como se muestra en la figura 9, el circuito 530 de detección de nivel de líquido auxiliar está conectado entre la posición L_{R} de referencia en la parte inferior del receptor 26 y el lado de entrada del compresor 21, y al igual que el circuito 30 de detección de nivel de líquido, puede extraer refrigerante desde el receptor 26, reducir la presión y el calor del refrigerante, y entonces devolver el refrigerante al lado de entrada del compresor 21. En este caso, la posición L_{R} de referencia del receptor 26 a la que está conectado el circuito 530 de detección de nivel de líquido es la posición en la que el refrigerante líquido se almacena continuamente en la parte inferior del receptor 26 durante el funcionamiento (véase la figura 9). Obsérvese que, puesto que el circuito 530 de detección de nivel de líquido auxiliar se utiliza al mismo tiempo que el circuito 30 de detección de nivel de líquido (descrito más adelante), como se muestra en la figura 9, la parte de línea en la que el circuito 531 de derivación del circuito 530 de detección de nivel de líquido auxiliar vuelve al lado de entrada del compresor 21 se comparte, el mecanismo 31a de apertura/cierre está dispuesto en esta parte de línea compartida, y así el mecanismo 31a de apertura/cierre del circuito 30 de detección de nivel de líquido, una parte de las líneas, y similares, se usarán para más de una finalidad. En otras palabras, el circuito 530 de detección de nivel de líquido auxiliar tiene el circuito 531 de derivación que incluye el mecanismo 531b de reducción de presión y el mecanismo 531c de calentamiento (sin embargo, el mecanismo 31a de apertura/cierre y una parte de las líneas se usarán también con el circuito 31 de derivación), y un mecanismo 532 de detección de temperatura.

A continuación, la figura 2 se empleará para describir el funcionamiento del circuito 30, 630 de detección de nivel de líquidos y el circuito 530 de detección de nivel de líquido auxiliar del climatizador 501 de aire (cuando se utiliza R410A como el refrigerante de funcionamiento) durante la operación de carga de refrigerante.

Abriendo el mecanismo 31a de apertura/cierre del circuito 30 de detección de nivel de líquido, se realizará una operación que extrae partes del refrigerante desde la respectiva primera posición L_{1} predeterminada y la posición L_{R} de referencia del receptor 26, reduce la presión del refrigerante en los mecanismos 31b, 531 b de reducción de presión, calienta el refrigerante en los mecanismos 31c, 531c de calentamiento, mide la temperatura del refrigerante tras el calentamiento mediante los mecanismos 32, 532 de detección de temperatura, y entonces devuelve el refrigerante al lado de entrada del compresor 21.

En el caso de que la cantidad de refrigerante líquido almacenado en el receptor 26 sea baja, y el nivel de líquido del refrigerante líquido no alcance el primer nivel L_{1} predeterminado, fluirá refrigerante gaseoso en el estado saturado (véase el punto E' de la figura 2) en el mismo. Se reducirá la presión de este refrigerante gaseoso hasta la presión P_{s}' mediante el mecanismo 31b de reducción de presión, se dispondrá en el estado de dos fases, y se reducirá su temperatura desde aproximadamente 50°C hasta aproximadamente 3°C (una reducción de temperatura de aproximadamente 47°C) (véase el punto F' de la figura 2). El refrigerante en el estado de dos fases se calentará por medio del mecanismo 31c de calentamiento (véase el punto G' de la figura 2). Así, el refrigerante en el estado de dos fases se calentará desde aproximadamente 3°C hasta aproximadamente 15°C (un aumento de temperatura de aproximadamente 12°C) y se dispondrá en el estado gaseoso supercalentado. Por otro lado, fluirá refrigerante líquido en el estado saturado (punto H' de la figura 2) hacia el circuito 530 de detección de nivel de líquido. Reduciendo la presión de este refrigerante líquido hasta la presión P_{s}' mediante el mecanismo 531b de reducción de presión, la temperatura del refrigerante líquido se reducirá rápidamente desde aproximadamente 50°C hasta aproximadamente 3°C (una reducción de temperatura de aproximadamente 47°C) (véase el punto I' de la figura 2). El refrigerante en el estado de dos fases intercambiará calor con el refrigerante líquido que fluye hacia el circuito 10 de refrigerante principal y se calentará por el mecanismo 531c de calentamiento (véase el punto J' de la figura 2). Así, el refrigerante en el estado de dos fases capturará el calor latente de vaporización y se evaporará adicionalmente, pero no alcanzará el punto en el que se evapora completamente, y la temperatura del mismo se mantendrá en aproximadamente 3°C. En otras palabras, la temperatura del refrigerante extraído desde la primera posición L_{1} predeterminada del receptor 26 es superior a la temperatura del refrigerante extraído desde la posición L_{R} de referencia del receptor 26, y de este modo puede determinarse que el nivel de líquido en el receptor 26 no ha alcanzado la primera posición L_{1} predeterminada.

Después de esto, cuando el nivel de líquido del refrigerante líquido alcanza la primera posición L_{1} predeterminada del receptor 26 y fluye refrigerante líquido en el estado saturado en el circuito 30 de detección de nivel de líquido (véase el punto H' de la figura 2) hacia el receptor 26, al igual que con el circuito 530 de detección de nivel de líquido auxiliar, reduciendo la presión de este refrigerante líquido hasta la presión P_{s}' por medio del mecanismo 31b de reducción de presión, la temperatura del refrigerante se reducirá rápidamente desde aproximadamente 50°C hasta aproximadamente 3°C debido a que se produce evaporación instantánea (una reducción de temperatura de aproximadamente 47°C) (véase el punto I' de la figura 2). El refrigerante en el estado de dos fases se calentará por medio del mecanismo 31c de calentamiento (véase el punto J' de la figura 2). Así, el refrigerante en el estado de dos fases capturará el calor latente de vaporización y se evaporará adicionalmente, pero no alcanzará el punto en el que se evapora completamente, y la temperatura del mismo se mantendrá en aproximadamente 3°C. En otras palabras, la temperatura del refrigerante extraído desde la primera posición L_{1} predeterminada del receptor 26 es la misma temperatura que la del refrigerante extraído desde la posición L_{R} de referencia del receptor 26, y de este modo puede determinarse que el nivel de líquido en el receptor 26 ha alcanzado la primera posición L_{1} predeterminada.

Tal como se ha descrito anteriormente, previendo el circuito 530 de detección de nivel de líquido auxiliar que tiene la misma configuración que el circuito 30 de detección de nivel de líquido en el climatizador 501 de aire y en la posición L_{R} de referencia en la que el refrigerante líquido se almacena de manera continua en el receptor 26, la temperatura del refrigerante puede detectarse por medio de cada mecanismo 32, 532 de detección de temperatura de los dos circuitos 30, 530 de detección de nivel de líquido, y el nivel de líquido puede detectarse comparando la temperatura del refrigerante detectada por el mecanismo 532 de detección de temperatura en el lado del circuito 530 de detección de nivel de líquido auxiliar como referencia, con la temperatura del refrigerante detectada por el mecanismo 32 de detección de temperatura en el lado del circuito 30 de detección de nivel de líquido. Así, la presencia o ausencia de un nivel de líquido puede determinarse fácilmente, y puede mejorarse adicionalmente la precisión de medición.

Además, la fiabilidad de la tarea de carga del refrigerante, así como las operaciones anteriormente mencionadas, puede mejorarse abriendo adecuadamente el mecanismo 631a de apertura/cierre del circuito 630 de detección de nivel de líquido, determinando la presencia o ausencia de un nivel de líquido en la segunda posición L_{2} predeterminada del receptor 26, y detectando si el receptor 26 está o no sobrecargado.

Otras realizaciones

Aunque las realizaciones de la presente invención se han descrito anteriormente basándose en las figuras, la configuración específica de la presente invención no está limitada a estas realizaciones, y puede modificarse dentro de un límite que no se aleje de la esencia de la invención.

(1) En las realizaciones anteriormente mencionadas, la presente invención se aplicaba a un climatizador de aire, pero también puede aplicarse a otros dispositivos de refrigeración que tienen un circuito de refrigeración de tipo de compresión de vapor.

(2) En las realizaciones anteriormente mencionadas, la presente invención se aplicaba a un climatizador de aire en el que se emplea una unidad de fuente de calor de tipo denominado refrigerada por aire. Sin embargo, la presente invención también puede aplicarse a un climatizador de aire en el que se utilice una unidad de fuente de calor de tipo refrigerada por agua o de tipo almacenamiento de hielo.

(3) En las realizaciones anteriormente mencionadas, el circuito de detección de nivel de líquido está configurado para reducir la presión del refrigerante extraído desde la primera posición predeterminada del receptor con el mecanismo de reducción de presión, y entonces calentar el refrigerante con el mecanismo de calentamiento. Sin embargo, también es posible una configuración de circuito que caliente el refrigerante con el mecanismo de calentamiento, y entonces reduzca la presión del mismo con el mecanismo de reducción de presión. Incluso con esta configuración, al igual que con las realizaciones anteriormente mencionadas, la determinación del nivel de líquido puede realizarse porque el aumento de temperatura debido al mecanismo de calentamiento será grande cuando el refrigerante extraído desde la primera posición predeterminada del receptor sea refrigerante gaseoso, y el aumento de temperatura debido al mecanismo de calentamiento será pequeño cuando el refrigerante sea refrigerante líquido.

(4) En la segunda realización anteriormente mencionada, el circuito de detección de nivel de líquido se disponía de nuevo en el vértice del receptor, pero también es posible una configuración en la que se utilice un circuito de ventilación de gas convencional en el vértice del receptor. En esta configuración, un circuito que es idéntico al de la segunda realización puede formarse disponiendo sencillamente un mecanismo de calentamiento en el circuito de ventilación de gas.

(5) En la segunda realización, el circuito de detección de nivel de líquido auxiliar está previsto en la posición de referencia del receptor, y un circuito de detección de nivel de líquido está previsto en el vértice del receptor. Sin embargo, también es posible una configuración en la que se elimina el circuito de detección de nivel de líquido auxiliar. En esta configuración, la presencia o ausencia del nivel de líquido se detectará con un procedimiento de detección que es idéntico al de la primera realización.

Aplicabilidad industrial

Si la presente invención se utiliza en un dispositivo de refrigeración que incluye un circuito de refrigeración que tiene un compresor y un receptor, puede mejorarse la capacidad de que un circuito de detección de nivel de líquido determine con precisión si el refrigerante líquido está almacenado o no hasta una posición predeterminada del receptor.

Claims (7)

1. Dispositivo (1, 501) de refrigeración, que comprende:

un circuito (10) principal de refrigerante que incluye un compresor (21) que comprime refrigerante gaseoso, un intercambiador (24) de calor en el lado de la fuente de calor, un receptor (26) que almacena refrigerante líquido, e intercambiadores (52) de calor en el lado del usuario; y

un circuito (30, 630) de detección de nivel de líquido caracterizado porque está dispuesto para poder aspirar una parte de refrigerante en el receptor desde una posición (L_{1}, L_{2}) predeterminada del receptor, reducir la presión del refrigerante y calentar el refrigerante, medir la temperatura del refrigerante, y entonces devolver el refrigerante a un lado de entrada del compresor, para detectar si un nivel de líquido en el receptor (26) está en la posición predeterminada,

en el que el circuito (30, 130, 230, 330, 430, 630) de detección de nivel de líquido conecta el receptor (26) con el lado de entrada del compresor (21) e incluye un circuito (31, 131, 231, 331, 431) de derivación que tiene un mecanismo (31a, 131a) de apertura/cierre, un mecanismo (31b) de reducción de presión, y un mecanismo (31c, 231c, 331c, 431c) de calentamiento, y un mecanismo (32) de detección de temperatura que detecta una temperatura del refrigerante después de haberse calentado por medio del mecanismo de calentamiento.

2. Dispositivo (1, 501) de refrigeración según la reivindicación 1, en el que la posición (L_{1}, L_{2}) predeterminada del receptor (26) es una posición en la que puede estar presente refrigerante gaseoso o refrigerante líquido cuando la cantidad de refrigerante almacenada en el receptor ha cambiado.

3. Dispositivo (1, 501) de refrigeración según la reivindicación 1, en el que el mecanismo (31c, 331c) de calentamiento es un intercambiador de calor que usa el refrigerante que fluye dentro del circuito (10) de refrigerante principal como fuente de calentamiento.

4. Dispositivo (1, 501) de refrigeración según la reivindicación 3, en el que una fuente de calentamiento del mecanismo (31c) de calentamiento es refrigerante líquido que fluye en el circuito (10) de refrigerante principal entre el intercambiador (24) de calor en el lado de la fuente de calor y el intercambiador (52) de calor en el lado del usuario; y

el mecanismo de calentamiento está dispuesto en el circuito (31, 131) de derivación más aguas abajo del flujo de refrigerante que el mecanismo (31b, 131a) de reducción de presión.

5. Dispositivo (1, 501) de refrigeración según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende además un circuito (530) de detección de nivel de líquido auxiliar que tiene la misma estructura que la del circuito (30, 630) de detección de nivel de líquido, y está dispuesto para extraer una parte de refrigerante en el receptor (26) desde una posición (L_{R}) de referencia del receptor que se llena continuamente de refrigerante líquido incluso cuando la cantidad de refrigerante almacenado en el receptor (26) ha cambiado.

6. Dispositivo (1, 501) de refrigeración según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el refrigerante que fluye en el circuito (10) de refrigerante principal y el circuito (30, 130, 230, 330, 430, 630) de detección de nivel de líquido incluye R32 al 50% en peso o más.

7. Procedimiento de detección de cantidad de refrigerante de un dispositivo (1, 501) de refrigeración que tiene un circuito (10) de refrigerante principal que incluye un compresor (21) que comprime refrigerante gaseoso, un intercambiador (24) de calor en el lado de la fuente de calor y un receptor (26) que almacena refrigerante líquido; comprendiendo el procedimiento de detección de cantidad de refrigerante:

una etapa de funcionamiento de compresor que aumenta la presión hasta una presión a la que el refrigerante que fluye en el circuito de refrigeración puede condensarse en el intercambiador de calor en el lado de la fuente de calor operando el compresor; y

una etapa de detección de nivel de líquido que, durante la etapa de funcionamiento de compresor, extrae una parte del refrigerante en el receptor desde una posición (L_{1}, L_{2}) predeterminada del receptor, reduce la presión del refrigerante y calienta el refrigerante, mide la temperatura del refrigerante, y determina si el nivel de líquido en el receptor está en una posición predeterminada o no basándose en la temperatura de refrigerante medida.