ES2346286T3 - Aparato de refrigeracion. - Google Patents
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Abstract
Un sistema de refrigeración que usa un medio de trabajo compuesto de una mezcla de R32 y CO2 que contiene una humedad del 70% en peso y no más que el 90% en peso de R32 en comparación con CO2 o un refrigerante mezclado de R32 y de R22 que contiene no menos que el 70% en peso y no más que el 90% en peso de R32 en comparación con R22, y un aceite de éter polivinílico cuya viscosidad cinemática a 40ºC es de 46-82 mm2/s.
Description
Aparato de refrigeración.
La presente invención se refiere a un sistema de
refrigeración que usa un medio de trabajo que contiene un
refrigerante R32 (fórmula química: CH_{2}F_{2}).
Para los sistemas de refrigeración por bombas de
calor que utilizan un refrigerante, puesto que los refrigerantes en
base a HCFC que tienen mayores coeficientes de reducción de ozono se
han convertido en una diana de la regulación CFC, un refrigerante
R410A (R32 : R125 = 50 : 50) que es un refrigerante en base a HFC
que tiene un coeficiente de reducción de ozono de cero es durante
su uso una alternativa del refrigerante para los mismos. Aunque se
han desarrollado en productos sistemas de refrigeración que usan el
refrigerante R410A, de hecho aquellos capaces de obtener niveles de
COP (Coeficiente de Rendimiento) equivalentes a aquellos de un
refrigerante R22, se desea sin embargo una ventaja adicional del
COP a partir de las demandas de los últimos años para el ahorro de
energía. Sin embargo, el refrigerante R410A tiene el problema de que
no puede mejorarse su COP mas allá del refrigerante R22 sin
aumentar el tamaño del intercambiador de calor incrementando así la
cantidad del refrigerante cargado lo que resulta en un aumento del
conste.
El documento
WO-A-99/58628 describe un aceite de
éter polivinílico para usarse en un refrigerante que tiene una
viscosidad cinemática a 40ºC entre 10 y 100 mm^{2}/s. Sin embargo,
en un ejemplo, la viscosidad cinemática es de 68 mm^{2}/s cuando
se usa un refrigerante R407C o R410A. Sin embargo, en otros pasajes
se menciona un refrigerante R32 para usarse únicamente como el
refrigerante, no en combinación con un intervalo de viscosidad
particular del aceite de éter polivinílico.
Además, el documento
EP-A-0 905 219 describe un aceite de
éter polivinílico que tiene una viscosidad cinemática de 32 para
100 mm^{2}/s a 40ºC para acondicionadores de aire en habitáculos.
Este documento también menciona la posibilidad de usar el
refrigerante R32 al mismo tiempo, sin embargo, se prefieren mezclas
con menos que el 50% de R32. Además, en los ejemplos. sin embargo
se menciona una viscosidad cinemática particular que esta
comprendida entre 44 y 64 mm^{2}/s con respecto al refrigerante
R407C.
Adicionalmente, el documento
EP-A-0 882 779 describe un aparato
de refrigeración que tiene un ciclo de refrigeración que comprende
un compresor, un condensador y un mecanismo de expansión y un
evaporador, un secador siendo un componente opcional. Como un
aceite lubricante se usa un éter polivinílico con una viscosidad
cinemática a 40ºC que usa un refrigerante que contiene R32 y R125
de aproximadamente 65 mm^{2}/s.
El documento EP 0644175 describe en el ejemplo
7H en la Tabla 1A un aceite de éter polivinílico cuya viscosidad a
40ºC es 55,2 mm^{2}/s y que se mezcla como un lubricante con el
refrigerante R32.
Por lo tanto, un objeto de la presente invención
es proporcionar un sistema de refrigeración capaz de mejorar el COP
mientras que asegura suficiente fiabilidad usando un medio de
trabajo que contiene un refrigerante R32.
A fin de conseguir el objeto anterior, se
proporciona un sistema de refrigeración como se define en la
reivindicación independiente correspondiente que usa un
refrigerante mezclado que contiene al menos el 70% en peso del R32,
y aceite de éter polivinílico cuya viscosidad cinemática a 40ºC es
de 46-82 mm^{2}/s.
El presente solicitante ha descubierto a través
de los experimentos que se pueden obtener una lubricidad favorable
del compresor, una fiabilidad suficiente y un alto COP, mientras que
los problemas de entorno globales están previstos para, usar el
sistema de refrigeración con un medio de trabajo que está
constituido por bajo GWP (parámetro de calentamiento global)
mezclado el refrigerante que contiene al menos el 70% en peso de R32
y aceite de éter polivinílico cuya viscosidad cinemática a 40ºC es
de 46-82 mm^{2}/s. Por lo tanto, de acuerdo con
el sistema de refrigeración que tiene la constitución anterior, el
COP del sistema se puede mejorar disminuyendo la viscosidad a 40ºC
del aceite de éter polivinílico usado como el aceite de
refrigeración para el refrigerante R32 dentro de un intervalo de
46-82 mm^{2}/s que permita obtener suficiente
fiabilidad, y mejorando de esta manera el rendimiento mecánico del
compresor. Además, seleccionando un aceite de éter polivinílico cuya
viscosidad cinemática a 40ºC es baja dentro del intervalo de
46-82 mm^{2}/s como el aceite de refrigeración,
el sistema de refrigeración tal como el acondicionador de aire del
tipo split que tiene una unidad interna y una unidad interna de
forma separada se puede hacer mayor en la diferencia
alto-bajo entre la unidad interna y la unidad
externa, mayor en longitud que la tubería de conexión que conecta
entre sí la unidad interna y la unidad externa, y mayor espesor en
el diámetro de la tubería de conexión de gas, en comparación con los
sistemas que usan el refrigerante R410A o el refrigerante R22.
En una realización de la presente invención, la
viscosidad cinemática del aceite de éter polivinílico a 40ºC es de
46-68 mm^{2}/s.
De acuerdo con esta realización, el COP del
sistema se puede mejorar más fácilmente.
En una realización de la presente invención, un
embobinado de un estator de un motor para un compresor se recubre
con una capa aislante de al menos uno seleccionado entre polietileno
reticulado, formal polivinilo, poliéster, poliesterimida, poliamida
y poliamida imida.
De acuerdo con el sistema de refrigeración de la
realización anterior, recubriendo el embobinado del estator del
motor para el compresor con una capa aislante de al menos uno
seleccionado entre polietileno reticulado, formal polivinilo,
poliéster, poliesterimida, poliamida y poliamida imida, se mejora la
resistencia al clima de la capa aislante, se puede obtener mayor
fiabilidad y el se puede conseguir servicio a largo plazo.
En una realización de la presente invención, se
añade al menos uno entre un agente antiespumante, un agente
suplementario de humedad o un aditivo de presión extrema al aceite
del éter polivinilo.
De acuerdo con el sistema de refrigeración de la
realización anterior, añadiendo un agente antiespumante al aceite
del éter polivinilo, se puede suprimir la capacidad de espumación, y
se puede evitar la captura del compresor causado por la aspiración
del refrigerante debido al fenómeno de espumación. Además, añadiendo
un agente suplementario de humedad al aceite del éter polivinilo,
se puede evitar la degradación en la reacción química causada por
un efecto de humedad y el congelamiento en las pociones de bajas
temperaturas. Además, añadiendo un aditivo de presión extrema al
aceite del éter polivinilo, una película de absorción química se
forma sobre la superficie deslizante del compresor de manera que se
puede mejorar la lubricidad de la porción deslizable.
En una realización de la presente invención, el
sistema de refrigeración comprende un circuito de refrigerante en
el que un compresor, un condensador, un descompresor y un evaporador
se conectan en un bucle, teniendo el ciclo de refrigeración ningún
secador para eliminar la humedad en el refrigerante.
De acuerdo con el sistema de refrigeración de la
realización anterior, usando el aceite de éter polivinílico
resistente a humedad y menor en degradación para el aceite de
refrigeración, se puede eliminar el secador, permitiendo una
reducción en el coste y consiguiendo la disminución del tamaño del
sistema.
También, se proporciona un acondicionador de
aire como se ha definido en la reivindicación independiente
correspondiente usando un medio de trabajo compuesto de un
refrigerante mezclado que contiene al menos el 70% en peso del R32
y un aceite de éter polivinílico cuya viscosidad cinemática a 40ºC
es de 46-82 mm^{2}/s, en el que el acondicionador
de aire tiene una unidad interna y una unidad externa.
De acuerdo con el acondicionador de aire que
tiene esta constitución, se puede incrementar la diferencia
alto-bajo entre la unidad interna y la unidad
externa, se puede incrementar la longitud de las tuberías de
conexión y además se puede hacer más estrecho el diámetro de las
tuberías de conexión de gas, en comparación con los
acondicionadores de aire que usan el refrigerante R410A o el
refrigerante R22.
La Figura 1 es un diagrama del circuito que
muestra una configuración esquemática de un acondicionador de aire
como un sistema de refrigeración de acuerdo con una realización de
la invención;
Las Figuras 2A y 2B son dibujos que muestran la
fiabilidad de un compresor y un COP del sistema con relación a la
calidad de viscosidad cinemática del aceite de éter polivinílico en
el acondicionador de aire; y
Las Figuras 3A, 3B y 3C son dibujos que muestran
la diferencia alto-bajo, la longitud de las tuberías
de conexión y el diámetro de las tuberías de conexión de gas con
relación a la calidad de viscosidad cinemática del aceite de
refrigeración con respecto a los refrigerantes R410A, R22 y R32.
Un sistema de refrigeración de la presente
invención se describirá en detalle a continuación con referencia a
las realizaciones ilustradas.
La Figura 1 es un diagrama del circuito que
muestra una configuración esquemática de un acondicionador de aire
de bomba de calor como un sistema de refrigeración de acuerdo a una
realización de la presente invención, en el que el número de
referencia 1 denota un compresor, el número de referencia 2 denota
una válvula de conmutación de cuatro pasos uno de cuyos extremos se
conecta al lado de descarga del compresor 1, el número de referencia
3 denota un intercambiador de calor externo uno de cuyos extremos
se conecta al otro extremo de la válvula de conmutación de cuatros
pasos 2, el número de referencia 4 denota una válvula de expansión
accionada por motor uno de cuyos extremos se conecta al otro
extremo del intercambiador de calor externo 3, el número de
referencia 5 denota un intercambiador de calor interno uno de cuyos
extremos se conecta al otro extremo de la válvula de expansión
accionada por motor 4, y el número de referencia 6 denota un
acumulador uno de cuyos extremos se conecta al otro extremo del
intercambiador de calor interno 5 a través de la válvula de
conmutación de cuatro pasos 2 mientras que el otro extremo se
conecta al lado de aspiración del compresor 1. El acondicionador de
aire incluye un sensor de temperatura 11 para detectar la
temperatura de la tubería de descarga del compresor 1, un sensor de
temperatura 12 para detectar la temperatura del refrigerante del
intercambiador de calor externo 3, un sensor de temperatura 13 para
detectar la temperatura del aire exterior, un sensor de temperatura
14 para detectar la temperatura del refrigerante del intercambiador
de calor interno 5, un sensor de temperatura 15 para detectar la
temperatura interna, un sensor de temperatura 16 para detectar la
temperatura del refrigerante en el lado de aspiración del compresor
1 y una unidad de control 7 para, tras recibir las señales de los
sensores de temperatura 11-16, controlar el
compresor 1, la válvula de expansión accionada por motor 4 y
similares. Además, se dispone una válvula de cierre 21 entre la
válvula de expansión accionada por motor 4 y el intercambiador de
calor interno 5, mientras que se dispone una válvula de cierre 24
entre el intercambiador de calor interno 5 y la válvula de
conmutación de cuatro pasos 2.
Una unidad externa 10 esta constituida por el
compresor 1, la válvula de conmutación de cuatro pasos 2, el
intercambiador de calor externo 3, la válvula de expansión accionada
por motor 4, el acumulador 6, la unidad de control 7, la válvula de
cierre 21, la válvula de cierre 24, los sensores de temperatura
11-13, el sensor de temperatura 16 y un ventilador
externo (no mostrado), mientras que una unidad interna 20 esta
constituida por el intercambiador de calor 5, el sensor de
temperatura 14, el sensor de temperatura 15 y un ventilador interno
(no mostrado).
El acondicionador de aire usa un medio de
trabajo que consiste en un refrigerante mezclado que contiene al
menos el 70% en peso del R32, y un aceite de éter polivinílico
(producto con número de modelo: FV46-FV82,
elaborado por Idemitsu Kosan) cuya viscosidad cinemática a 40ºC es
de 46-82 mm^{2}/s. Además, el mm^{2}/s es la
unidad de la viscosidad cinemática, que se expresa también en
centistokes [cst]. También, la viscosidad cinemática se mide con un
viscosímetro de capilaridad vítrea de acuerdo con el método de
ensayo de viscosidad cinemática del documento JIS
K2283-1983.
En el acondicionador de aire de la constitución
anterior, para la operación de enfriamiento de aire, la válvula de
conmutación de cuatro pasos 2 se traslada a una posición de
conmutación representada con la línea continua, causando que el
compresor 1 se active, en el que un refrigerante de alta presión
descargado desde el compresor 1 entra al intercambiador de calor
externo 3 a través de la válvula de conmutación de cuatro pasos 2.
Después, el refrigerante condensado por el intercambiador de calor
externo 3 se despresuriza por la válvula de expansión accionada por
motor 4, y después entra al intercambiador de calor interno 5 a
través de una tubería de conexión 22. El refrigerante que se ha
evaporado en el intercambiador de calor interno 5 retorna al lado de
aspiración del compresor 1 a través de una tubería de conexión 23,
de la válvula de conmutación de cuatro pasos 2 y del acumulador 6.
Por tanto, el medio de trabajo que contiene el refrigerante R32
circula a través de un circuito de refrigerante compuesto del
compresor 1, el intercambiador de calor externo 3, la válvula de
expansión accionada por motor 4, el intercambiador de calor interno
5 y el acumulador 6, realizando de esta manera un ciclo de
refrigeración. Después, el aire interior se hace circular por el
ventilador interno (no mostrado) a través del intercambiador de
calor 5, enfriando de esta manera el interior del habitáculo.
Como resultado de la examinación de la
fiabilidad del compresor y del COP (coeficiente de rendimiento) del
sistema cambiando la calidad de viscosidad del aceite de éter
polivinílico añadido al refrigerante R32, el presente solicitante
ha descubierto que se pueden obtener propiedades favorables con la
viscosidad cinemática a 40ºC en un intervalo de
46-82 mm^{2}/s como se muestra en las Figuras 2A y
2B. Es decir, la Figura 2A muestra la fiabilidad del compresor con
relación a la calidad de viscosidad cinemática, mientras que la
Figura 2B muestra la proporción del COP de este sistema con
respecto a un sistema que usa el refrigerante R410A con relación a
la calidad de viscosidad cinemática. Como se muestra en las Figuras
2A y 2B, cuando la viscosidad cinemática a 40ºC está comprendida en
el intervalo de 46-82 mm^{2}/s, se mejora la
fiabilidad del compresor y además se mejora también la proporción
del COP del sistema en comparación con el sistema que usa el
refrigerante R410A. Más preferiblemente, el ajuste de la viscosidad
a 40ºC del aceite de éter polivinílico dentro de un intervalo de
46-68 mm^{2}/s permite que el COP del sistema se
mejore de forma segura. Además, cuando se usan refrigerantes
mezclados que contienen al menos el 70% en peso del refrigerante
R32, casi no existe diferencia en los efectos de mejora de la
fiabilidad del compresor y de la proporción del COP del sistema.
Para efectos de comparación entre el
refrigerante R410A, el refrigerante R22 y el refrigerante R32, se
examinó la diferencia alto-bajo de la unidad
interna y de la unidad externa, la longitud de la tubería de
conexión y del diámetro de la tubería de conexión de gas mediante
los experimentos con la calidad de viscosidad de los aceites de
refrigeración cambiados. En este caso, los experimentos se
realizaron usando aceite de éter polivinílico (producto con el
número de modelo: FVC, elaborados por Idemitsu Kosan) como el aceite
de refrigeración para el refrigerante R410A, el aceite de Suniso
como el aceite de refrigeración para el refrigerante R22 y el
aceite de éter polivinílico (FV) como el aceite de refrigeración
para el refrigerante R32 y con un acondicionador de aire que tiene
una potencia de refrigeración de 4-5 kW. Como
resultado de los experimentos, como se muestra en la Figura 3A que,
entre los refrigerantes R410A, R22 y R32, la diferencia
alto-bajo máxima entre la unidad interna y la
unidad externa disminuyó con el aumento de la calidad de viscosidad
del aceite de refrigeración, mientras que la diferencia
alto-bajo máxima entre la unidad interna y la unidad
externa en todas las calidades de viscosidad cinemática del
refrigerante R32 fue mayor que aquellas de los refrigerantes R410A y
R22. Además, como se muestra en la Figura 3B, entre los
refrigerantes R410A, R22 y R32, la longitud máxima de la tubería de
conexión aumentó con la disminución de la calidad de viscosidad
cinemática del aceite de refrigeración, mientras que la longitud
máxima de la tubería de conexión en todas las calidades de
viscosidad cinemática del refrigerante R32 fue mayor que aquellas
de los refrigerantes R410A y R22. Adicionalmente, como se muestra
en la Figura 3C, entre los refrigerantes R410A, R22 y R32, el
diámetro mínimo de la tubería de conexión de gas aumentó con el
incremento de la calidad de viscosidad del aceite de refrigeración,
mientras que el diámetro mínimo de la tubería de conexión de gas en
todas las calidades de viscosidad cinemática del refrigerante R32
se hizo más estrecho que aquellos de los refrigerantes R410A y
R22.
Por tanto, se puede proporcionar un
acondicionador de aire capaz de obtener suficiente fiabilidad y alto
COP mientras que se tratan los problemas del entorno global, usando
un medio de trabajo que contiene el refrigerante R32 que tiene un
bajo GWP (Parámetro del Calentamiento Global).
Además, recubriendo el embobinado del estator
del motor para el compresor con una capa aislante de al menos uno
seleccionado a partir del polietileno reticulado, formal de
polivinilo, poliéster, poliesterimida, poliamida y poliamida imida,
se mejora la resistencia al clima de la capa aislante y se puede
obtener alta fiabilidad.
Además, añadiendo un agente antiespumante al
aceite de éter polivinílico se puede suprimir la capacidad de
espumación y se puede evitar la captura del compresor causada por la
aspiración del refrigerante debido al fenómeno de espumación.
Además, añadiendo un agente suplementario de humedad para el aceite
de éter polivinílico, se puede evitar la degradación en la reacción
química causada por un efecto de humedad y congelación en las
porciones de baja temperatura. Además, añadiendo un aditivo de
presión extrema al aceite de éter polivinílico, se forma una
película de absorción química sobre la superficie deslizante del
compresor mediante el aditivo de presión extrema de manera que se
puede mejorar la lubricidad de la porción deslizable.
Además, mientras que es bastante difícil usar un
secador con el R32 con el propósito de eliminar de la humedad
debido al bajo peso molecular del R32, que usa para el aceite de
refrigeración el aceite de éter polivinílico que tiene una
propiedad de mayor resistencia a la humedad que otros aceites
sintéticos tales como, el aceite del éster que permite llevar a
cabo un acondicionador de aire sin un secador o con un secador
pequeño.
Adicionalmente, seleccionado un aceite de éter
polivinílico cuya viscosidad a 40ºC es baja dentro del intervalo de
46-82 cst como el aceite de refrigeración, se puede
aumentar la diferencia alto-bajo entre la unidad
interna 20 y la unidad externa 10, sí se pueden alargar las tuberías
de conexión 22, 23 que conectan la unidad interna 22 y la unidad
externa 10 entre, y además se pueden hacer más estrecho el diámetro
de las tuberías de conexión de gas, en comparación con aquellos que
utilizan el refrigerante R410A o el refrigerante R22.
Aunque la realización anterior se ha descrito en
base a un acondicionador de aire como un sistema de refrigeración,
la presente invención se puede aplicar también a otros sistemas de
refrigeración.
El refrigerante mezclado que contiene al menos
el 70% en peso del R32 es un refrigerante mezclado del refrigerante
R32 con CO_{2}, lo que es un refrigerante mezclado que contiene no
menos que el 70% en peso y no más que el 90% en peso del R32 frente
a CO_{2}, o un refrigerante mezclado del refrigerante R32 y del
refrigerante R22, que es un refrigerante mezclado que contiene no
menos que el 70% en peso y no más que el 90% en peso del R32 frente
al refrigerante R22.
Claims (7)
1. Un sistema de refrigeración que usa un medio
de trabajo compuesto de una mezcla de R32 y CO_{2} que contiene
una humedad del 70% en peso y no más que el 90% en peso de R32 en
comparación con CO_{2} o un refrigerante mezclado de R32 y de R22
que contiene no menos que el 70% en peso y no más que el 90% en peso
de R32 en comparación con R22, y un aceite de éter polivinílico
cuya viscosidad cinemática a 40ºC es de 46-82
mm^{2}/s.
2. Un sistema de refrigeración de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que la viscosidad cinemática del aceite de
éter polivinílico a 40ºC es de 46-68 mm^{2}/s.
3. El sistema de refrigeración de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que un embobinado de un estator de un motor
para un compresor se recubre con una capa aislante de al menos uno
seleccionado entre polietileno reticulado, formal polivinilo,
poliéster, poliesterimida, poliamida y poliamida imida.
4. El sistema de refrigeración de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que al menos 1 entre un agente
antiespumante, un agente suplementario de humedad o un aditivo de
presión extrema se añaden al aceite de éter polivinílico.
5. El sistema de refrigeración de acuerdo con la
reivindicación 1, comprendiendo:
- un circuito de refrigerante en el que un compresor (1), un condensador (3), un descompresor (4) y un evaporador (5) se conectan en un bucle, teniendo el ciclo de refrigeración ningún secador para eliminar la humedad en el refrigerante.
6. Un acondicionador de aire que usa un medio de
trabajo que está compuesto de una mezcla de R32 y CO_{2} que
contiene no menos que el 70% en peso y no más que el 90% en peso de
R32 en comparación con CO_{2} o un refrigerante mezclado de R32 y
de R22 que contiene no menos que el 70% en peso y no más que el 90%
en peso de R32 en comparación con R22, y un aceite de éter
polivinílico cuya viscosidad cinemática a 40ºC es de
46-82 mm^{2}/s en el que el acondicionador de aire
tiene una unidad interna y una unidad externa.
7. El acondicionador de aire de acuerdo con la
reivindicación 6 que tiene una potencia de refrigeración de
4-5 kW y que usa un medio de trabajo compuesto de un
refrigerante R32, en el que un diámetro mínimo de una tubería de
conexión de gas se hace más estrecho que en el caso en el que se usa
R410A o R22 como un refrigerante.
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