ES2346286T3

ES2346286T3 - Aparato de refrigeracion.

Info

Publication number: ES2346286T3
Application number: ES00976338T
Authority: ES
Inventors: Shigeharu Daikin Industries Ltd. TAIRA
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 2000-11-20
Publication date: 2010-10-14
Anticipated expiration: 2020-11-20
Also published as: KR100481798B1; JP3501058B2; KR20020068383A; US6718777B1; AU1416101A; EP1253185B1; JP2001181659A; EP1253185A1; DE60044650D1; WO2001048126A1; EP1253185A4; CN1415003A; AU780062B2; ATE473263T1

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.

Campo técnico

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}).

Técnica anterior

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.

Descripción de la invención

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.

Breve descripción de los dibujos

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.

Mejor forma de llevar a cabo la invención

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

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.