ES2710669T3 - Dispositivo de refrigeración - Google Patents

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Masakazu Okamoto
Tetsuya Okamoto
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Abstract

Un aparato de refrigeración, que comprende: un circuito (11) de refrigerante que incluye un compresor (32), un radiador (21), un expansor (33) y un evaporador (51a, 51b, 51c) para realizar un ciclo de refrigeración, en donde el circuito (11) de refrigerante incluye un separador (22) de aceite configurado para separar el aceite del refrigerante de dos fases gas/líquido que sale del expansor (33), y una trayectoria (43) de alimentación de aceite configurada para enviar el aceite separado por el separador (22) de aceite y retenido en una parte inferior del separador (22) de aceite hacia un lado de succión del compresor (32), comprendiendo además el aparato de refrigeración: una sección de limitación de flujo de refrigerante configurada para limitar el flujo de fluido que fluye en la trayectoria (43) de alimentación de aceite para evitar que el refrigerante líquido en el separador (22) de aceite sea succionado al compresor (32) a través de la tubería (43) de alimentación de aceite, caracterizado por que la sección de limitación de flujo de refrigerante incluye una sección de detección de refrigerante configurada para detectar la entrada del refrigerante líquido desde el separador (22) de aceite a la trayectoria (43) de alimentación de aceite, y un mecanismo (70) de ajuste de apertura configurado para reducir la apertura de la trayectoria (43) de alimentación de aceite cuando la sección de detección de refrigerante detecta la entrada del refrigerante líquido.

Description

DESCRIPCION
Dispositivo de refrigeracion
Campo tecnico
La presente descripcion se refiere a aparatos de refrigeracion que realizan ciclos de refrigeracion, y en particular se refiere a un aparato de refrigeracion en el cual el aceite se separa del refrigerante que sale de un expansor y se envfa al lado de succion de un compresor.
Antecedentes de la tecnica
Los aparatos de refrigeracion que incluyen circuitos de refrigerante que realizan ciclos de refrigeracion mediante la circulacion de refrigerante se han conocido convencionalmente, y se estan usando ampliamente para acondicionamiento de aire interior y refrigeracion de refrigeradores, por ejemplo. Algunos de los aparatos de refrigeracion de este tipo, los expansores, se proporcionan en los circuitos de refrigerante para la recuperacion de energfa en lugar de las valvulas de expansion.
El Documento de Patente 1 describe un aparato de refrigeracion que incluye tal expansor. El aparato de refrigeracion incluye un compresor, un radiador, un expansor y un evaporador que se conectan secuencialmente. El dioxido de carbono se llena como refrigerante en un circuito de refrigerante. En el circuito de refrigerante, el polialquilenglicol se usa como aceite de maquina de refrigeracion para lubricar las respectivas partes deslizantes del compresor y el expansor. El compresor y el expansor estan acoplados mecanicamente entre sf a traves de un arbol oscilante.
Durante la operacion de enfriamiento de este aparato de refrigeracion, el refrigerante descargado del compresor fluye hacia el expansor despues de disipar el calor en el radiador. En el expansor, la potencia de expansion cuando se expande el refrigerante se recupera como fuerza de rotacion del arbol rotativo. El refrigerante en estado de dos fases gas/lfquido que sale del expansor fluye hacia un separador de aceite. Aqrn, el refrigerante de dos fases gas/lfquido contiene aceite utilizado para lubricar el expansor. Por lo tanto, en el separador de aceite, el aceite se separa del refrigerante de dos fases gas/lfquido, y se retiene en la parte inferior del separador de aceite. El refrigerante del cual se separa el aceite en el separador de aceite fluye hacia el evaporador. En el evaporador, el refrigerante absorbe el calor del aire interior para enfriar el aire interior. El refrigerante evaporado en el evaporador se succiona en el compresor para comprimirse nuevamente.
Mientras, una tubena de retorno de aceite que comunica con el lado de succion del compresor esta conectada a la parte inferior del separador de aceite en el Documento de Patente 1. Por consiguiente, el aceite separado en el separador de aceite, como se describio anteriormente, se succiona al compresor a traves de la tubena de retorno de aceite para ser utilizado para lubricar las partes deslizantes del compresor. Por lo tanto, en este aparato de refrigeracion, el aceite se separa del refrigerante en el lado de salida del expansor y se envfa al lado de succion del compresor. Por lo tanto, este aparato refrigerante puede evitar que el aceite que sale del expansor fluya hacia el evaporador. En consecuencia, se puede evitar la degradacion del rendimiento de transferencia de calor del evaporador, la cual es causada por la adhesion del aceite a las tubenas de transferencia de calor del evaporador, asegurando asf el rendimiento de enfriamiento del evaporador.
Documento de patente 1: Publicacion de solicitud de patente japonesa sin examinar No. 2003-139420
El documento WO 2006/126396 A1 describe un dispositivo de ciclo de refrigeracion que tiene un circuito de refrigerante en donde un compresor, un radiador, un expansor, un separador de aceite y un evaporador estan conectados en este orden, y, ademas, una tubena de alimentacion de aceite para conectar el separador de aceite y las tubenas en el lado de entrada del compresor. En la tubena de alimentacion de aceite estan dispuestos: una valvula, cuyo grado de apertura es controlable, y un calentador para calentar el aceite de lubricacion por intercambio de calor entre un refrigerante de presion alta y el aceite de lubricacion. Hay previstos sensores de temperatura en la tubena del lado de entrada y en el evaporador, respectivamente. Un controlador controla el grado de apertura de la valvula en funcion de los valores de deteccion de los sensores de temperatura.
El documento JP 2006-349298 describe un dispositivo de ciclo de refrigerante que comprende un compresor, un radiador, un mecanismo de expansion, un evaporador y un primer y segundo mecanismos de separacion de aceite. Ademas, el ciclo de refrigeracion esta provisto de un primer canal de flujo de retorno de aceite para devolver aceite de alta temperatura separado por el primer mecanismo de separacion de aceite al compresor, y un segundo canal de flujo de retorno de aceite para devolver el aceite separado por el segundo mecanismo de separacion de aceite al compresor mientras se rodea el evaporador.
Compendio
Problemas que la invencion resolvera
Como se describio anteriormente, en el Documento de Patente 1, el refrigerante de dos fases gas/Kquido que sale del expansor se separa mediante el separador de aceite, y el aceite separado se envfa al lado de succion del compresor a traves de la tubena de retorno de aceite. Sin embargo, la cantidad de aceite retenido en el separador de aceite vana segun la cantidad de aceite que sale del expansor, la cantidad de aceite enviada al compresor a traves de la tubena de retorno de aceite y similares. Por consiguiente, cuando la cantidad de aceite retenido en el separador de aceite disminuye, el refrigerante lfquido en el separador de aceite puede fluir hacia la tubena de retorno de aceite para ser enviado al lado de succion del compresor. En consecuencia, la cantidad de refrigerante suministrado al evaporador disminuye para reducir la capacidad de enfriamiento del evaporador.
La presente invencion se ha realizado en vista de lo anterior, y su objetivo es retener suficientemente el refrigerante lfquido enviado hacia los evaporadores (51a, 51b, 51c) a partir de un separador de aceite (22) previsto en el lado de salida de un expansor.
Medios para resolver los problemas
Un primer ejemplo de la presente invencion esta dirigido a un aparato de refrigeracion que tiene todas las caractensticas tecnicas de la reivindicacion 1.
En el aparato de refrigeracion del primer ejemplo, se realiza un ciclo de refrigeracion por compresion de vapor haciendo circular el refrigerante en el circuito (11) de refrigerante. Espedficamente, en el ciclo de refrigeracion, el refrigerante comprimido en el compresor (32) fluye hacia el expansor (33) despues de disipar el calor en el radiador (21). El refrigerante expandido en el expansor (33) fluye en un estado de dos fases gasdquido hacia el separador (22) de aceite. Aqrn, el refrigerante de dos fases gasdquido contiene aceite (aceite de maquina de refrigeracion) utilizado para lubricar las partes deslizantes del compresor (32) y del expansor (33). En el separador (22) de aceite, el aceite se separa del refrigerante de dos fases gasdquido, y se retiene en la parte inferior del separador (22) de aceite. El refrigerante del cual se ha separado el aceite se envfa al evaporador (51a, 51b, 51c). En el evaporador (51a, 51b, 51c), por ejemplo, el refrigerante absorbe calor del aire interior para enfriar el aire interior. El refrigerante evaporado en el evaporador (51a, 51b 51c) se succiona en el compresor (32) para ser comprimido nuevamente. Por otro lado, el aceite retenido en el separador (22) de aceite se succiona hacia el compresor a traves de la trayectoria (43) de alimentacion de aceite.
Aqrn, en el presente ejemplo, la seccion de limitacion de flujo de refrigerante limita el flujo del refrigerante lfquido en el separador (22) de aceite que fluye hacia la trayectoria (43) de alimentacion de aceite. Por consiguiente, en un estado donde el refrigerante lfquido tiende a fluir hacia la trayectoria (43) de alimentacion de aceite debido a una disminucion en el nivel de aceite en el separador (22) de aceite, se puede evitar que el refrigerante lfquido se envfe al lado de succion del compresor (32) a traves de la trayectoria (43) de alimentacion de aceite.
Ademas, cuando el refrigerante lfquido fluye en la trayectoria (43) de alimentacion de aceite debido a una disminucion en la cantidad de aceite en el separador (22) de aceite, la seccion de deteccion de refrigerante detecta tal entrada de refrigerante lfquido. En asociacion con esta deteccion, la apertura del mecanismo (70) de ajuste de apertura se reduce para limitar el flujo del refrigerante lfquido en la trayectoria (43) de alimentacion de aceite. De este modo, se puede suprimir el envfo de refrigerante lfquido al lado de succion del compresor (32).
Con referencia a un segundo ejemplo, en el aparato de refrigeracion del primer ejemplo, la seccion de deteccion de refrigerante incluye un mecanismo (70) de reduccion de presion que reduce la presion del fluido que fluye en la trayectoria (43) de alimentacion de aceite y un sensor de temperatura que detecta una temperatura del fluido en un lado aguas abajo del mecanismo (70) de reduccion de presion, y la seccion de deteccion de refrigerante esta configurada para detectar la entrada del refrigerante lfquido a la trayectoria (43) de alimentacion de aceite sobre la base de una temperatura detectada del sensor (73) de temperatura.
En la trayectoria (43) de alimentacion de aceite en el segundo ejemplo, el mecanismo (70) de reduccion de presion y el sensor (73) de temperatura estan previstos como la seccion de deteccion de refrigerante. Aunque el mecanismo (70) de reduccion de presion reduce la presion del aceite cuando el aceite en el separador (22) de aceite fluye hacia la trayectoria (43) de alimentacion de aceite, la temperatura del aceite a presion reducida apenas disminuye. En contraste, cuando el mecanismo (70) de reduccion de presion reduce la presion del refrigerante lfquido cuando el refrigerante lfquido fluye en el separador (22) de aceite hacia la trayectoria (43) de alimentacion de aceite, la temperatura del refrigerante lfquido a presion reducida disminuye dramaticamente. Por consiguiente, en el presente ejemplo, si el refrigerante lfquido ingresa o no en la trayectoria (43) de alimentacion de aceite se detecta utilizando la diferencia en el grado de disminucion de la temperatura acompanada por la reduccion de la presion entre el aceite y el refrigerante lfquido.
Con referencia a un tercer ejemplo, en el aparato de refrigeracion del primer ejemplo, la seccion de deteccion de refrigerante incluye una seccion (74) de calentamiento que calienta el fluido que fluye en la trayectoria (43) de alimentacion de aceite y un sensor de temperatura que detecta una temperatura del fluido en un lado aguas abajo de la seccion (74) de calentamiento, y la seccion de deteccion de refrigerante esta configurada para detectar la entrada del refrigerante lfquido a la trayectoria (43) de alimentacion de aceite sobre la base de una temperature detectada del sensor (73) de temperature.
En la trayectoria (43) de alimentacion de aceite en el tercer ejemplo, la seccion (74) de calentamiento y el sensor (73) de temperature estan previstos como la seccion de deteccion de refrigerante. Cuando la seccion de calentamiento calienta el aceite cuando el aceite en el separador (22) de aceite fluye hacia la trayectoria (43) de alimentacion de aceite, la temperatura del aceite calentado aumenta. En contraste, aunque la seccion (74) de calentamiento calienta el refrigerante lfquido cuando el refrigerante lfquido en el separador (22) de aceite fluye hacia la trayectoria (43) de alimentacion de aceite, la temperatura del refrigerante lfquido calentado no vana. En otras palabras, el refrigerante lfquido toma solo el calor latente para la evaporacion de la seccion (74) de calentamiento y no aumenta la temperatura. Por lo tanto, en el presente ejemplo, si el refrigerante lfquido ingresa o no en la trayectoria (43) de alimentacion de aceite se detecta al utilizar la diferencia entre el aceite y el refrigerante lfquido en el grado de aumento de temperatura acompanado de calentamiento.
Con referencia a un cuarto ejemplo, en el aparato de refrigeracion del tercer ejemplo, la seccion de calentamiento esta configurada por un intercambiador de calor (74) de calentamiento que realiza un intercambio de calor entre el fluido que fluye en la trayectoria (43) de alimentacion de aceite y el refrigerante en un lado de entrada del expansor (33).
En el cuarto ejemplo, el intercambiador de calor (74) de calentamiento esta previsto como la seccion de calentamiento para calentar el fluido que fluye en la trayectoria (43) de alimentacion de aceite. En el intercambiador de calor (74) de calentamiento en el presente ejemplo, el refrigerante en el lado de entrada del expansor (33) calienta el fluido que fluye en la trayectoria (43) de alimentacion de aceite.
Con referencia a un quinto ejemplo, en el aparato de refrigeracion del tercer ejemplo, la seccion de calentamiento esta configurada por un intercambiador de calor (74) de calentamiento que realiza un intercambio de calor entre el fluido que fluye en la trayectoria (43) de alimentacion de aceite y el refrigerante en un lado de descarga del compresor (32).
En el intercambiador de calor (74) de calentamiento en el quinto ejemplo, el refrigerante a alta temperatura descargado desde el compresor (32) calienta el fluido que fluye en la trayectoria (43) de alimentacion de aceite.
Con referencia a un sexto ejemplo, en el aparato de refrigeracion del tercer ejemplo, el circuito (11) de refrigerante incluye un separador (27) de aceite del lado de presion alta que separa el aceite del refrigerante descargado del compresor (32), y una trayectoria (45) de retorno de aceite que devuelve el aceite separado en el separador (27) de aceite del lado de presion alta al lado de succion del compresor (32), y la seccion de calentamiento esta configurada por un intercambiador de calor (74) de calentamiento que realiza el intercambio de calor entre el fluido que fluye en la trayectoria (43) de alimentacion de aceite y el aceite que fluye en la trayectoria (45) de retorno de aceite.
En el sexto ejemplo, el aceite contenido en el refrigerante descargado del compresor (32) fluye hacia el separador (27) de aceite del lado de presion alta. El separador (27) de aceite del lado de presion alta separa el aceite del refrigerante. El aceite separado se devuelve al lado de succion del compresor (32) a traves de la trayectoria (45) de retorno de aceite. Aqrn, en el intercambiador de calor (74) de calentamiento en el presente ejemplo, el aceite a alta temperatura que fluye en la trayectoria (45) de retorno de aceite calienta el fluido que fluye en la trayectoria (43) de alimentacion de aceite.
Con referencia a un septimo ejemplo, en el aparato de refrigeracion del primer ejemplo, la seccion de deteccion de refrigerante incluye un mecanismo (70) de reduccion de presion que reduce la presion del fluido que fluye en la trayectoria (43) de alimentacion de aceite, y una seccion (90) de deteccion del grado de sobrecalentamiento que detecta un grado de sobrecalentamiento del refrigerante en un lado de succion del compresor (32), y la seccion de deteccion de refrigerante esta configurada para detectar la entrada del refrigerante lfquido a la trayectoria (43) de alimentacion de aceite sobre la base del grado de sobrecalentamiento del refrigerante detectado por la seccion (90) de deteccion del grado de sobrecalentamiento.
En el septimo ejemplo, se proporciona la seccion (90) de deteccion del grado de sobrecalentamiento que detecta el grado de sobrecalentamiento del refrigerante en el lado de succion del compresor (32). A pesar de que el mecanismo (70) de reduccion de presion reduce la presion del aceite cuando el aceite en el separador (22) de aceite fluye hacia la trayectoria (43) de alimentacion de aceite, la temperatura del aceite a presion reducida apenas disminuye. Por consiguiente, incluso cuando el aceite fluye desde la trayectoria (43) de alimentacion de aceite hacia el lado de succion del compresor (32), el grado de sobrecalentamiento del refrigerante detectado por la seccion (90) de deteccion del grado de sobrecalentamiento apenas vana. En contraste, cuando el mecanismo (70) de reduccion de presion reduce la presion del refrigerante lfquido cuando el refrigerante lfquido en el separador (22) de aceite fluye hacia la trayectoria (43) de alimentacion de aceite, la temperatura del refrigerante lfquido a presion reducida disminuye dramaticamente. Por consiguiente, cuando el refrigerante lfquido fluye desde la trayectoria (43) de alimentacion de aceite hacia el lado de succion del compresor (32), el grado de sobrecalentamiento del refrigerante detectado por la seccion (90) de deteccion del grado de sobrecalentamiento disminuye drasticamente.
Como se discutio anteriormente, en el presente ejemplo, o bien el refrigerante lfquido ingresa a la trayectoria (43) de alimentacion de aceite o bien no se detecta utilizando la diferencia entre el aceite y el refrigerante lfquido en el grado de disminucion de la temperatura acompanada por la reduccion de la presion. Ademas, dado que el grado de sobrecalentamiento del refrigerante en el compresor (32) es relativamente estable durante la operacion constante del circuito (11) de refrigerante, la deteccion de la entrada del refrigerante lfquido en la trayectoria (43) de alimentacion de aceite se basa en que se puede asegurar el grado de sobrecalentamiento del refrigerante.
Ventajas
En la presente invencion, la seccion de limitacion de flujo de refrigerante limita el flujo del refrigerante lfquido en el separador (22) de aceite a la trayectoria (43) de alimentacion de aceite. Por consiguiente, en la presente invencion, se puede evitar la succion del refrigerante lfquido en el separador (22) de aceite al compresor (32) a traves de la trayectoria (43) de alimentacion de aceite, y se puede suministrar una cantidad suficiente del refrigerante lfquido desde el separador (22) de aceite al evaporador (51a, 51b, 51c). Esto puede garantizar el rendimiento de enfriamiento del evaporador (51a, 51b, 51c). Ademas, segun la presente invencion, se puede evitar que el refrigerante lfquido sea succionado a traves de la trayectoria (43) de alimentacion de aceite y sea comprimido por el compresor (32). Esto puede evitar danos en el compresor (32) causados por el fenomeno llamado de compresion de lfquidos (succion de vapor humedo).
En el primer ejemplo, cuando la seccion de deteccion de refrigerante detecta la entrada del refrigerante lfquido del separador (22) de aceite en la trayectoria (43) de alimentacion de aceite, el mecanismo (70) de ajuste de apertura reduce la apertura de la trayectoria (43) de alimentacion de aceite. Por consiguiente, en el presente ejemplo, se puede garantizar la deteccion del flujo de entrada del refrigerante lfquido a la trayectoria (43) de alimentacion de aceite, limitando asf rapidamente el flujo de refrigerante lfquido en la trayectoria (43) de alimentacion de aceite.
Particularmente, en el segundo ejemplo, en la trayectoria (43) de alimentacion de aceite, el sensor (73) de temperatura detecta que la temperatura del fluido se ha reducido en presion por el mecanismo (70) de reduccion de presion. La entrada del refrigerante lfquido en la trayectoria (43) de alimentacion de aceite se detecta en funcion de la temperatura del fluido detectado por el sensor (73) de temperatura. Ademas, en el tercer ejemplo, en la trayectoria (43) de alimentacion de aceite, el sensor (73) de temperatura detecta la temperatura del fluido que se ha calentado por la seccion (74) de calentamiento. La entrada del refrigerante lfquido en la trayectoria (43) de alimentacion de aceite se detecta en funcion de la temperatura del fluido detectado por el sensor (73) de temperatura. Por consiguiente, en el segundo y tercer ejemplos, el primer ejemplo puede realizarse mediante configuraciones muy simples. Ademas, esta seccion de deteccion de refrigerante se preve en la trayectoria (43) de alimentacion de aceite fuera del separador (22) de aceite. Esto puede facilitar el mantenimiento y el reemplazo.
Ademas, en el segundo ejemplo, al prever el mecanismo (70) de reduccion de presion en la trayectoria (43) de alimentacion de aceite, incluso si el refrigerante lfquido fluye hacia la trayectoria (43) de alimentacion de aceite, el mecanismo (70) de reduccion de presion puede limitar el flujo del refrigerante lfquido. Por consiguiente, en el segundo ejemplo, se puede evitar la succion de una gran cantidad de refrigerante lfquido al compresor (32).
Ademas, en el tercer ejemplo, al prever la seccion (74) de calentamiento en la trayectoria (43) de alimentacion de aceite, incluso si el refrigerante lfquido fluye en la trayectoria (43) de alimentacion de aceite, la seccion (74) de calentamiento puede calentar y evaporar el refrigerante lfquido. Es decir, el calentamiento del refrigerante mediante la seccion (74) de calentamiento aumenta la sequedad del refrigerante, evitando asf un fenomeno de compresion de lfquido en el compresor (32).
En los ejemplos cuarto a sexto, el intercambiador de calor (74) de calentamiento intercambia calor de parte del fluido que fluye en la trayectoria (43) de alimentacion de aceite con otra parte de fluido en el circuito (11) de refrigerante. Por consiguiente, en los ejemplos, el fluido en la trayectoria (43) de alimentacion de aceite puede calentarse sin prever adicionalmente una fuente de calor, tal como un calentador. Particularmente, en el cuarto ejemplo, el refrigerante en el lado de entrada del expansor (33) sufre un intercambio de calor con el refrigerante en la trayectoria (43) de alimentacion de aceite. Por consiguiente, en el cuarto ejemplo, el refrigerante en el lado de entrada del expansor (33) se puede enfriar, lo que aumenta el rendimiento de enfriamiento del evaporador (51a, 51b, 51c). Ademas, en los ejemplos quinto y sexto, el fluido en la trayectoria (43) de alimentacion de aceite se calienta utilizando el refrigerante y el aceite en el lado de descarga del compresor (32). Esto aumenta relativamente, en los ejemplos, la cantidad de calor del fluido en la trayectoria (43) de alimentacion de aceite para hacer que la diferencia en la variacion de temperatura del fluido calentado sea notable entre el refrigerante lfquido y el aceite. Por lo tanto, en los ejemplos, la entrada del refrigerante en la trayectoria (43) de alimentacion de aceite se puede detectar con exactitud.
En el septimo ejemplo, la entrada del refrigerante lfquido del separador (22) de aceite en la trayectoria (43) de alimentacion de aceite se detecta en funcion del grado de sobrecalentamiento del refrigerante en el lado de succion del compresor (32). Por lo tanto, en el presente ejemplo, la entrada del refrigerante lfquido en la trayectoria (43) de alimentacion de aceite puede detectarse utilizando un sensor para la deteccion del grado de sobrecalentamiento utilizado en el ciclo de refrigeracion del circuito (11) de refrigerante. Esto puede lograr ventajas de la presente invencion sin dar lugar a un aumento en el numero de componentes y en los costos.
Ademas, el grado de sobrecalentamiento del refrigerante en el lado de succion del compresor (32) es relativamente estable en la operacion estable del circuito (11) de refrigerante. Por consiguiente, el uso del grado de sobrecalentamiento puede asegurar la deteccion de la entrada del refrigerante Ifquido en la trayectoria (43) de alimentacion de aceite.
Descripcion breve de los dibujos
[FIG. 1] La FIG. 1 es un diagrama de un sistema de tubenas que muestra una configuracion esquematica de un acondicionador de aire de acuerdo con el Ejemplo de la Realizacion 1.
[FIG. 2] La FIG. 2 es un diagrama de un sistema de tubenas que muestra la proximidad de un separador de aceite del acondicionador de aire de acuerdo con el Ejemplo de la Realizacion 1.
[FIG. 3] La FIG. 3 ilustra diagramas de un sistema de tubenas que muestra la proximidad del separador de aceite del acondicionador de aire de acuerdo con el Ejemplo de la Realizacion 1, en donde la FIG. 3(A) muestra el estado donde el nivel de aceite es bajo, y la FIG. 3(B) muestra el estado donde el nivel de aceite es alto.
[FIG. 4] La FIG. 4 es un diagrama de un sistema de tubenas que muestra la proximidad de un separador de aceite de un acondicionador de aire de acuerdo con el Ejemplo de la Realizacion 2.
[FIG. 5] La FIG. 5 es un diagrama de un sistema de tubenas que muestra una configuracion esquematica de un acondicionador de aire de acuerdo con el Ejemplo de la Realizacion 3.
[FIG. 6] La FIG. 6 es un diagrama de un sistema de tubenas que muestra una configuracion esquematica de un acondicionador de aire de acuerdo con el Ejemplo Modificado 1 del Ejemplo de la Realizacion 3.
[FIG. 7] La FIG. 7 es un diagrama de un sistema de tubenas que muestra una configuracion esquematica de un acondicionador de aire segun el Ejemplo Modificado 2 del Ejemplo de la Realizacion 3.
[FIG. 8] La FIG. 8 es un diagrama de un sistema de tubenas que muestra una configuracion esquematica de un acondicionador de aire segun un ejemplo, que no es parte de la presente invencion.
[FIG. 9] La FIG. 9 es un diagrama de un sistema de tubenas que muestra la proximidad de un separador de aceite de un acondicionador de aire de acuerdo con el Ejemplo de la Realizacion 5.
[FIG. 10] La FIG. 10 ilustra graficos de tiempo que indican variaciones en el grado de sobrecalentamiento del refrigerante, la temperatura del fluido, el nivel de aceite en el separador de aceite y el estado de activacion/desactivacion de una valvula de activacion/desactivacion en el acondicionador de aire de acuerdo con el Ejemplo de la Realizacion 5.
[FIG. 11] La FIG. 11 ilustra graficos de tiempo que indican variaciones en el nivel de aceite en el separador de aceite y el estado de activacion/desactivacion de la valvula de activacion/desactivacion en el acondicionador de aire segun el Ejemplo de la Realizacion 5, en donde la FIG. 5(A), la FIG. 5(B), y la FIG. 5 (C) muestran el caso donde el tiempo de cierre no se corrige, el caso donde el tiempo de cierre se corrige durante mas tiempo, y donde el tiempo de cierre se corrige durante menos tiempo, respectivamente.
[FIG. 12] La FIG. 12 es un diagrama de un sistema de tubenas que muestra una configuracion esquematica de un acondicionador de aire segun otro ejemplo de realizacion.
Descripcion de caracteres
10 acondicionador de aire (aparato de refrigeracion)
11 circuito refrigerante
21 intercambiador de calor externo (radiador)
22 separador de aceite
24 intercambiador de calor interno
27 separador de aceite del lado de presion alta
32 compresor
33 expansor
43 tubena de alimentacion de aceite (trayectoria de alimentacion de aceite)
44a valvula de inyeccion de gas
45 tubena de retorno de aceite (trayectoria de retorno de aceite)
51a intercambiador de calor interno (evaporador)
51b intercambiador de calor interno (evaporador)
51c intercambiador de calor interno (evaporador)
70 valvula de activacion/desactivacion (mecanismo de ajuste de apertura, mecanismo de reduccion de presion, seccion de deteccion de refrigerante, seccion de limitacion de flujo de refrigerante)
71 interruptor de flotador de lfmite inferior (seccion de deteccion de nivel de aceite, seccion de deteccion de cantidad de aceite, seccion de limitacion de flujo de refrigerante)
73 sensor de temperatura (seccion de deteccion de refrigerante)
74 intercambiador de calor de calentamiento (seccion de calentamiento, seccion de deteccion de refrigerante) 75 tubena capilar (seccion de limitacion de flujo de refrigerante)
80 seccion de control (seccion de deteccion de la cantidad de aceite, seccion de deteccion del nivel de aceite, seccion de deteccion de refrigerante, seccion de limitacion de flujo de refrigerante, seccion de control de la valvula)
82 contador de tiempo de apertura (seccion de medicion de tiempo de apertura)
83 seccion de estimacion del caudal de aceite (seccion de estimacion del caudal de aceite)
90 seccion de deteccion del grado de sobrecalentamiento
El mejor modo de realizar la invencion
Los ejemplos de realizacion de la presente invencion se describiran en detalle a continuacion con referencia a los dibujos adjuntos.
<Ejemplo de la Realizacion 1>
Un aparato de refrigeracion de acuerdo con la presente invencion configura un acondicionador (10) de aire capaz de enfriar y calentar en interiores. Como se muestra en la FIG. 1, el acondicionador (10) de aire incluye una unidad exterior (20) y tres unidades interiores (50a, 50b, 50c). Se observa que el numero de unidades interiores (50a, 50b, 50c) es un mero ejemplo, y no se limita a tres.
El acondicionador (10) de aire incluye un circuito (11) de refrigerante. El circuito (11) de refrigerante es un circuito cerrado en donde el dioxido de carbono (CO2) se llena como refrigerante. El circuito (11) de refrigerante incluye un circuito exterior (12) y tres circuitos interiores (15a, 15b, 15c). Los circuitos interiores (15a, 15b, 15c) estan conectados en paralelo al circuito exterior (12) a traves de una primera tubena (16) de comunicacion y una segunda tubena (17) de comunicacion. Espedficamente, la primera tubena (16) de comunicacion tiene un extremo conectado a una primera valvula (18) de cierre del circuito exterior (12), y el otro extremo se ramifica en tres y se conecta a los extremos del lado de lfquido de los circuitos interiores (15a, 15b, 15c). La segunda tubena (17) de comunicacion tiene un extremo conectado a una segunda valvula (19) de cierre del circuito exterior (12), y el otro extremo se ramifica en tres y se conecta a los extremos del lado del gas de los circuitos interiores (15a, 15b, 15c).
Los circuitos interiores (15a, 15b, 15c) estan alojados uno por uno en las unidades interiores (50a, 50b, 50c). En los circuitos interiores (15a, 15b, 15c), hay previstos intercambiadores de calor internos (51a, 51b, 51c) y valvulas (52a, 52b, 52c) de expansion internas en este orden desde el extremo del lado del gas hasta el extremo del lado del lfquido. Las unidades interiores (50a, 50b, 50c) incluyen ventiladores internos (no mostrados) para enviar aire interior hacia los intercambiadores de calor internos (51a, 51b, 51c).
Los intercambiadores de calor internos (51a, 51b, 51c) estan configurados por intercambiadores de calor de aletas y tubenas de tipo de aleta transversal. A los intercambiadores de calor internos (51a, 51b, 51c), los ventiladores internos le suministran aire interior. Los intercambiadores de calor internos (51a, 51b, 51c) realizan el intercambio de calor entre el aire interior y el refrigerante. Ademas, las valvulas (52a, 52b, 52c) de expansion internas estan configuradas por valvulas de expansion electronicas de apertura variable.
El circuito exterior (12) esta alojado en la unidad exterior (20). El circuito exterior (12) incluye una unidad de compresion/expansion (30), un intercambiador de calor externo (21), un separador (22) de aceite, una valvula (23) de expansion externa, un intercambiador de calor interno (24), un circuito puente (20), y una valvula (26) de conmutacion de cuatro vfas. La unidad exterior (20) incluye un ventilador externo (no mostrado) para enviar aire exterior al intercambiador de calor externo (21).
La unidad (30) de compresion/expansion incluye una carcasa (31) como un recipiente hermetico cilmdrico y verticalmente largo. La carcasa (31) aloja un compresor (32), un expansor (33) y un motor (34). En la carcasa (31), el compresor (32), el motor (34) y el expansor (33) estan dispuestos en este orden de abajo hacia arriba, y estan conectados entre s^ a traves de un solo arbol (35) de accionamiento.
El compresor (32) y el expansor (33) estan configurados por maquinarias de fluidos de desplazamiento positivo (maquinarias de fluidos rotativos del tipo de piston oscilante, maquinarias de fluidos rotativos del tipo de piston rodante, maquinarias de fluidos de desplazamiento, etc.). El compresor (32) comprime el refrigerante (CO2) succionado en el hasta su presion cntica o superior. El expansor (33) expande el refrigerante (CO2) que fluye en el para recuperar la potencia (poder de expansion). El compresor (32) es accionado y hecho girar tanto por la potencia recuperada por el expansor (33) como por la potencia generada por el motor (34) en un estado conductivo. La potencia de corriente alterna a una frecuencia predeterminada se suministra desde un inversor (no mostrado) al motor (34). La capacidad del compresor (32) se desplaza cambiando la frecuencia de la potencia suministrada al motor (34). El compresor (32) y el expansor (33) giran a la misma velocidad de rotacion todo el tiempo.
En la parte inferior de la carcasa (31), se retiene el aceite (aceite de la maquina de refrigeracion) para lubricar las partes deslizantes del compresor (32) y del expansor (33). En el presente ejemplo de realizacion, se usa polialquilenglicol como este aceite. Sin embargo, el aceite de la maquina de refrigeracion puede ser cualquier otro aceite siempre que sea separable del refrigerante al menos en el intervalo de temperatura de -20°C o mayory tenga una densidad mayor que el refrigerante en este intervalo de temperatura. Espedficamente, los ejemplos del aceite incluyen eter de polivinilo, ester de poliol, policarbonato, alquilbenceno y similares.
En el extremo inferior del arbol (35) de accionamiento, esta prevista una bomba (36) de aceite para bombear el aceite retenido en la parte inferior de la carcasa (31). La bomba (36) de aceite esta configurada por una bomba centnfuga que gira junto con el arbol (35) de accionamiento y bombea el aceite por la fuerza centnfuga. El aceite bombeado por la bomba (36) de aceite se suministra al compresor (32) y al expansor (33) a traves de la trayectoria del aceite (no se muestra) en el arbol (35) de accionamiento. El aceite suministrado al compresor (32) y al expansor (33) se utiliza para lubricar las partes deslizantes y luego fluye hacia el circuito (11) de refrigerante junto con el refrigerante.
El intercambiador de calor externo (21) esta configurado como un intercambiador de calor de aletas y tubenas de tipo de aleta transversal. Al intercambiador de calor externo (21), un ventilador externo le suministra aire exterior. El intercambiador de calor externo (21) realiza el intercambio de calor entre el aire exterior y el refrigerante. El intercambiador de calor externo (21) tiene un extremo conectado al tercer puerto de la valvula (26) de conmutacion de cuatro vfas, y el otro extremo conectado al circuito puente (25) a traves de una valvula (23) de expansion externa. La valvula (23) de expansion externa esta configurada por una valvula de expansion electronica de apertura variable.
El separador (22) de aceite separa el aceite del refrigerante en un estado de dos fases gas/lfquido que sale del expansor (33). El separador (22) de aceite es un recipiente hermetico cilmdrico y verticalmente largo. Espedficamente, el separador (22) de aceite esta configurado de tal manera que una pared periferica cilmdrica (22a), una pared inferior (22b) que cierra el extremo inferior de la pared periferica (22a), y una pared superior (22c) que cierra el extremo superior de la pared periferica (22a) se forman integralmente.
En la pared periferica (22a) del separador (22) de aceite, se conecta una tubena de entrada (41). La tubena de entrada (41) tiene un extremo que pasa a traves de la pared periferica (22a) en una direccion radial y se abre en el separador (22) de aceite. La abertura en un extremo de la tubena de entrada (41) mira en direccion horizontal. La altura de la abertura de un extremo de la tubena de entrada (41) esta ligeramente cerca de la pared superior (22c) del separador (22) de aceite. El otro extremo de la tubena de entrada (41) esta conectado al puerto de salida del expansor (33).
En la pared inferior (22b) del separador (22) de aceite, se conecta una tubena de salida (42). La tubena de salida (42) tiene un extremo que pasa a traves de la pared inferior (22b) en direccion perpendicular y se abre en el separador (22) de aceite. La abertura en un extremo de la tubena de salida (42) esta orientada en la direccion perpendicular. La altura de la abertura de un extremo de la tubena de salida (42) es mas baja que un extremo de la tubena de entrada (41). El otro extremo de la tubena de salida (42) esta conectado al circuito puente (25) a traves del intercambiador de calor interno (24).
En la pared inferior (22b) del separador (22) de aceite, tambien esta conectada una tubena (43) de alimentacion de aceite como una trayectoria de alimentacion de aceite. La tubena (43) de alimentacion de aceite tiene una abertura de extremo a la pared inferior (22b) y enfrente del separador (22) de aceite. La altura de la abertura de un extremo de la tubena (43) de alimentacion de aceite es mas baja que la de un extremo de la tubena de salida (42), y concuerda sustancialmente con la superficie interior (superficie inferior) de la pared inferior (22b). El otro extremo de la tubena (43) de alimentacion de aceite esta conectado al lado de succion del compresor (32).
En la pared superior (22c) del separador (22) de aceite, se conecta una tubena (44) de inyeccion de gas como una trayectoria de inyeccion de gas. La tubena (44) de inyeccion de gas tiene una abertura de extremo a la pared superior (22c) y enfrente del separador (22) de aceite. La altura de la abertura de un extremo de la tubena (44) de inyeccion de gas es mas alta que la del extremo de la tubena de entrada (41) y concuerda sustancialmente con la superficie interior (superficie superior) de la pared superior (22c). El otro extremo de la tubena (44) de inyeccion de gas esta conectado al lado de succion del compresor (32) a traves del intercambiador de calor interno (24). La tubena (44) de inyeccion de gas incluye una valvula (44a) de inyeccion de gas como mecanismo de ajuste de caudal de gas en el lado de entrada del intercambiador de calor interno (24). La valvula (44a) de inyeccion de gas esta configurada por una valvula de expansion electronica de apertura variable.
El separador (22) de aceite esta configurado para separar el aceite del refrigerante de dos fases gasdquido que sale del expansor (33) al mismo tiempo que separa el refrigerante de dos fases gasdquido en refrigerante lfquido y refrigerante gaseoso. Espedficamente, en el refrigerante de dos fases gasdquido que fluye en el separador (22) de aceite, se mezclan el aceite (aceite de la maquina de refrigeracion), el refrigerante lfquido y el refrigerante gaseoso, los cuales estan en orden decreciente. Por esta razon, en el separador (22) de aceite, el aceite que tiene la mayor densidad se retiene en el fondo para formar una acumulacion (40b) de aceite, mientras que el refrigerante gaseoso que tiene la menor densidad se retiene en la parte superior para formar una acumulacion (40c) de gas. Ademas, en el separador (22) de aceite, el refrigerante lfquido se retiene entre la acumulacion (40b) de aceite y la acumulacion (40c) de gas para formar una acumulacion (40a) de lfquido. En principio, la tubena de salida (42) y la tubena (43) de alimentacion de aceite esta n orientadas hacia la acumulacion (40a) de lfquido y a la acumulacion (40b) de aceite, respectivamente. Ademas, la tubena de entrada (41) y la tubena (44) de inyeccion de gas esta n orientadas hacia la acumulacion (40c) de gas.
El intercambiador de calor interno (24) esta previsto a traves de la tubena de salida (42) y la tubena (44) de inyeccion de gas. El intercambiador de calor interno (24) incluye una seccion (24a) de disipacion de calor formada en el centro de la tubena de salida (42), y una seccion (24b) de absorcion de calor formada en el centro de la tubena (44) de inyeccion de gas. El intercambiador de calor interno (24) realiza el intercambio de calor entre el refrigerante lfquido que fluye en la seccion (24a) de disipacion de calor y el refrigerante gaseoso que fluye en la seccion (24b) de absorcion de calor.
El circuito puente (25) se forma conectando cuatro valvulas de retencion (CV-1 a CV-4) en una forma similar a un puente. Los lados de entrada de la primera valvula de retencion (CV-1) y la cuarta valvula de retencion (CV-4) del circuito puente (25) estan conectados a la tubena de salida (42). Los lados de salida de la segunda valvula de retencion (CV-2) y la tercera valvula de retencion (CV-3) estan conectados al lado de entrada del expansor (33). El lado de salida de la primera valvula de retencion (CV-1) y el lado de entrada de la segunda valvula de retencion (CV-2) estan conectados a la primera valvula de cierre (18). El lado de entrada de la tercera valvula de retencion (CV-3) y el lado de salida de la cuarta valvula de retencion (CV-4) estan conectados a la valvula (23) de expansion externa. Las valvulas de retencion (CV-1, CV-2, CV-3, CV-4) permiten solo el flujo de refrigerante indicado por las flechas en la FIG. 1 y restringen el flujo de refrigerante en la direccion inversa a las mismas.
El primer puerto de la valvula (26) de conmutacion de cuatro vfas esta conectado al lado de succion del compresor (32). El segundo puerto esta conectado a la segunda valvula de cierre (19). El tercer puerto esta conectado al intercambiador de calor externo (21). El cuarto puerto esta conectado al lado de descarga del compresor (32). La valvula (26) de conmutacion de cuatro vfas se conmuta entre el estado donde el primer puerto se comunica con el segundo puerto, mientras que el tercer puerto se comunica con el cuarto puerto (un primer estado indicado por las lmeas continuas en la FIG. 1) y el estado donde el primer puerto se comunica con el tercer puerto, mientras que el segundo puerto se comunica con el cuarto puerto (un segundo estado indicado por las lmeas discontinuas en la figura 1).
Como se muestra en la FIG. 2, el acondicionador (10) de aire del presente ejemplo de realizacion incluye una valvula (70) de activacion/desactivacion, dos interruptores de flotador (71, 72) y una seccion (80) de control. La valvula (70) de activacion/desactivacion esta prevista en la tubena (43) de alimentacion de aceite. La valvula (70) de activacion/desactivacion sirve como mecanismo de ajuste de apertura para ajustar la apertura de la tubena (43) de alimentacion de aceite. Espedficamente, la valvula (70) de activacion/desactivacion esta configurada por una valvula solenoide que se puede cerrar. Es decir, la valvula (70) de activacion/desactivacion se conmuta entre el estado donde se abre la tubena (43) de alimentacion de aceite y el estado donde se cierra. Ademas, el area del canal de la valvula (70) de activacion/desactivacion en el estado abierto es mas pequena que la de la tubena (43) de alimentacion de aceite para acelerar el fluido que fluye a traves del mismo para prever resistencia al fluido. En otras palabras, la valvula (70) de activacion/desactivacion tambien sirve como un mecanismo de reduccion de presion para reducir la presion del fluido que fluye en la tubena (43) de alimentacion de aceite.
Los dos interruptores de flotador (71, 72) estan previstos dentro del separador (22) de aceite. Los interruptores de flotador (71, 72) sirven como una seccion de deteccion de nivel de aceite que detecta el nivel de aceite en el separador (22) de aceite, y a su vez sirven como una seccion de deteccion de cantidad de aceite que detecta la cantidad de aceite en el separador (22) de aceite. Espedficamente, en el separador (22) de aceite, un interruptor de flotador (71) de lfmite inferior esta dispuesto cerca de la pared inferior (22b), y el interruptor de flotador (72) de lfmite superior esta dispuesto por encima del interruptor de flotador (71) de lfmite inferior. Los interruptores de flotador (71, 72) incluyen partes de gda verticalmente largas y cilmdricas (71a, 72a) y partes flotantes esfericas (71b, 72b) que se mantienen dentro de las partes de gda (71a, 72a). Dentro de las partes de gda (71a, 72a), las partes flotantes (71b, 72b) se sostienen de manera que puedan moverse en la direccion perpendicular. La densidad de las partes flotantes (71b, 72b) es menor que la del aceite en el separador (22) de aceite y mayor que la del refrigerante lfquido. Es decir, las partes flotantes (71b, 72b) flotan en el aceite y no flotan en el refrigerante lfquido en el separador (22) de aceite.
El interruptor de flotador (71) de Ifmite inferior detecta si el nivel de aceite en el separador (22) de aceite es inferior a un nivel de lfmite inferior L o no. El nivel de lfmite inferior L se establece en un nivel ligeramente mas alto que la superficie inferior del separador (22) de aceite. El interruptor de flotador (72) de lfmite superior detecta si el nivel de aceite en el separador (22) de aceite es mas alto que un nivel de lfmite superior H o no. El nivel de lfmite superior H se establece en un nivel superior al nivel de lfmite inferior L y es igual o inferior a la altura de apertura de la tubena de salida (42). En el presente ejemplo de realizacion, el nivel de lfmite superior H casi concuerda con la altura de apertura de la tubena de salida (42).
La seccion (80) de control recibe senales de deteccion del interruptor de flotador (71) de lfmite inferior y del interruptor de flotador (72) de lfmite superior, y realiza un control de activacion/desactivacion en la valvula (70) de activacion/desactivacion de acuerdo con las senales de deteccion. La valvula (70) de activacion/desactivacion, el interruptor de flotador (71) de lfmite inferior y la seccion (80) de control configuran una seccion de limitacion de flujo de refrigerante que limita el flujo del fluido que fluye en la tubena de alimentacion (43) de aceite para este proposito de evitar que el refrigerante lfquido en el separador (22) de aceite sea succionado al compresor (32) a traves de la tubena (43) de alimentacion de aceite. Ademas, la valvula (70) de activacion/desactivacion, el interruptor de flotador (72) de lfmite superior y la seccion (80) de control configuran una seccion de limitacion de flujo de aceite que limita la entrada del aceite en el separador (22) de aceite a la tubena de salida. (42). El control de activacion/desactivacion en la tubena (43) de alimentacion de aceite por la seccion (80) de control se describira mas adelante.
- Modos de operacion -
Ahora se describiran los modos de operacion del acondicionador de aire (10). El acondicionador de aire (10) es capaz de realizar la operacion de enfriamiento para enfriamiento del interior y la operacion de calentamiento para el calentamiento del interior.
<Operacion de calentamiento>
Durante la operacion de calentamiento, la valvula (26) de conmutacion de cuatro vfas se establece en el estado indicado por las lmeas discontinuas en la FIG. 1. Durante la operacion de calentamiento, las aperturas de las valvulas (52a, 52b, 52c) de expansion internas se ajustan de manera independiente, y la apertura de la valvula (23) de expansion externa tambien se ajusta adecuadamente. Ademas, la valvula (70) de activacion/desactivacion en la tubena (43) de alimentacion de aceite se abre de entrada, y la apertura de la valvula (44a) de inyeccion de gas se ajusta apropiadamente. Cuando el motor (34) se energiza en este estado, el compresor (32) se acciona para hacer circular el refrigerante en el circuito (11) de refrigerante. En consecuencia, durante la operacion de calentamiento, el ciclo de refrigeracion se realiza en donde los intercambiadores de calor internos (51a, 51b, 51c) funcionan como radiadores, y el intercambiador de calor externo (21) funciona como un evaporador.
Espedficamente, el compresor (32) descarga el refrigerante cuya presion es mayor que la presion cntica. Este refrigerante de presion alta se distribuye hacia los circuitos interiores (15a, 15b, 15c) a traves de la segunda tubena (17) de comunicacion. El refrigerante que fluye en los circuitos interiores (15a, 15b, 15c) fluye hacia los intercambiadores de calor internos (51a, 51b, 51c). En los intercambiadores de calor internos (51a, 51b, 51c), el refrigerante disipa el calor hacia el aire interior, realizando asf el calentamiento interior. En los circuitos interiores (15a, 15b, 15c), las capacidades de calentamiento de los intercambiadores de calor internos (51a, 51b, 51c) se ajustan independientemente de acuerdo con las aperturas de las valvulas (52a, 52b, 52c) de expansion internas. El refrigerante que ha disipado calor en los intercambiadores de calor internos (51a, 51b, 51c) se mezcla en la primera tubena (16) de comunicacion y fluye hacia el circuito exterior (12).
El expansor (33) reduce la presion del refrigerante que fluye en el circuito exterior (12) hasta la presion intermedia. En este momento, la potencia de expansion del expansor (33) se recupera como la fuerza de rotacion del arbol (35) de accionamiento. El refrigerante cuya presion se ha reducido en el expansor (33) fluye en un estado de dos fases gas/lfquido a traves de la tubena de entrada (41) hacia el separador (22) de aceite. En este momento, el aceite utilizado para lubricar las partes deslizantes del expansor (33) tambien fluye hacia el separador (22) de aceite.
En el separador (22) de aceite, el refrigerante de dos fases gas/lfquido que contiene el aceite gira a lo largo de la superficie periferica interior de la pared periferica (22a). Esto separa el aceite del refrigerante y separa el refrigerante de dos fases gas/lfquido en el refrigerante lfquido y el refrigerante gaseoso. En consecuencia, el aceite, el refrigerante lfquido y el refrigerante gaseoso se retienen en la acumulacion (40b) de aceite, la acumulacion (40a) de lfquido y la acumulacion (40c) de gas, respectivamente.
El refrigerante lfquido en la acumulacion (40a) de lfquido del separador (22) de aceite fluye hacia la tubena de salida (42) y luego fluye hacia el intercambiador de calor interno (24). Por otro lado, el refrigerante gaseoso en la acumulacion (40c) de gas del separador (22) de aceite fluye hacia la tubena (44) de inyeccion de gas. El gas refrigerante se reduce en presion cuando pasa a traves de la valvula (44a) de inyeccion de gas y luego fluye hacia el intercambiador de calor interno (24). En el intercambiador de calor interno (24), el intercambio de calor se realiza entre el lfquido refrigerante que fluye en la seccion (24a) de disipacion de calor y el gas refrigerante que fluye en la seccion (24b) de absorcion de calor. En consecuencia, el refrigerante lfquido en la seccion (24a) de disipacion de calor proporciona calor al refrigerante gaseoso en la seccion (24b) de absorcion de calor para ser subenfriado. El refrigerante lfquido subenfriado se reduce en presion hasta la presion baja cuando pasa a traves de la valvula (23) de expansion externa y luego fluye hacia el intercambiador de calor externo (21). En el intercambiador de calor externo (21), el refrigerante absorbe el calor del aire exterior para evaporarse. El refrigerante evaporado en el intercambiador de calor externo (21) se mezcla con el gas refrigerante que sale de la tubena (44) de inyeccion de gas y luego se succiona hacia el compresor (32).
Por otra parte, el aceite retenido en la acumulacion (40b) de aceite del separador (22) de aceite fluye hacia la tubena (43) de alimentacion de aceite. El aceite se reduce en presion hasta la presion baja cuando pasa a traves de la valvula (70) de activacion/desactivacion en el estado abierto, y luego se succiona hacia el compresor (32). El aceite succionado en el compresor (32) se utiliza para lubricar las partes deslizantes del compresor (32) y del expansor (33).
<Operacion de enfriamiento>
Durante la operacion de enfriamiento, la valvula (26) de conmutacion de cuatro vfas se establece en el estado indicado por las lmeas continuas en la FIG. 1. Durante la operacion de enfriamiento, las aperturas de las valvulas (52a, 52b, 52c) de expansion internas se ajustan de manera independiente y la valvula (23) de expansion externa se abre completamente. Ademas, la valvula (70) de activacion/desactivacion en la tubena (43) de alimentacion de aceite se abre en principio, y la apertura de la valvula (44a) de inyeccion de gas se ajusta apropiadamente. Cuando el motor (34) se energiza en este estado, el compresor (32) se acciona para hacer circular el refrigerante en el circuito (11) de refrigerante. En consecuencia, durante la operacion de enfriamiento, se realiza el ciclo de refrigeracion en el cual los intercambiadores de calor internos (51a, 51b, 51c) funcionan como evaporadores, y el intercambiador de calor externo (21) funciona como un radiador.
Espedficamente, el compresor (32) descarga el refrigerante cuya presion es mayor que la presion cntica. Este refrigerante de presion alta disipa el calor en el intercambiador de calor externo (21), reduce la presion hasta la presion intermedia en el expansor (33) y luego fluye hacia el separador (22) de aceite. El separador (22) de aceite separa el refrigerante de dos fases gas/lfquido que contiene el aceite en el aceite, el refrigerante lfquido y el refrigerante gaseoso.
El refrigerante que sale del separador (22) de aceite a la tubena de salida (42) fluye hacia la seccion (24a) de disipacion de calor del intercambiador de calor interno (24). Por otra parte, el refrigerante que sale del separador (22) de aceite a la tubena (44) de inyeccion de gas se reduce en presion a traves de la valvula (44a) de inyeccion de gas, y luego fluye hacia la seccion (24b) de absorcion de calor del Intercambiador de calor interno (24). En el intercambiador de calor interno (24), el refrigerante lfquido en la seccion (24a) de disipacion de calor disipa calor al refrigerante gaseoso en la seccion (24b) de absorcion de calor para ser subenfriado. El refrigerante lfquido que se ha subenfriado se distribuye hacia los circuitos interiores (15a, 15b, 15c) a traves de la primera tubena (16) de comunicacion.
En este caso, el subenfriamiento del refrigerante lfquido por el intercambiador de calor interno (24) puede suprimir el cambio de estado del refrigerante lfquido al refrigerante de dos fases gas/lfquido en las trayectorias del refrigerante desde la primera tubena (16) de comunicacion hasta las valvulas (52a, 52b, 53) de expansion internas. Espedficamente, cuando la perdida de presion en tal trayectoria de refrigerante es relativamente grande, el refrigerante lfquido se reduce en presion para tender a estar en el estado de dos fases gas/lfquido. Sin embargo, cuando el refrigerante es un refrigerante lfquido suficientemente subenfriado, una reduccion de presion uniforme apenas puede cambiar el estado del refrigerante al estado de dos fases gas/lfquido. Por lo tanto, cuando el estado del refrigerante lfquido se cambia al estado de dos fases gas/lfquido, por ejemplo, el refrigerante lfquido suministrado a las unidades interiores (50a, 50b, 50c) puede fluir localmente. Sin embargo, el refrigerante lfquido puede suministrarse por igual a las unidades interiores (50a, 50b, 50c) en el presente ejemplo de realizacion.
El refrigerante lfquido suministrado a los circuitos interiores (15a, 15b, 15c) se reduce en presion cuando pasa a traves de las valvulas (52a, 52b, 52c) de expansion internas. Dado que el refrigerante que pasa a traves de las valvulas (52a, 52b, 52c) de expansion internas en este momento se encuentra en un solo estado de fase lfquida, el ruido del refrigerante que pasa a traves de las valvulas (52a, 52b, 52c) de expansion internas es mas pequeno que el del caso donde el refrigerante esta en el estado de dos fases gas/lfquido. El refrigerante cuya presion se reduce hasta la presion baja en las valvulas (52a, 52b, 52c) de expansion internas fluye hacia los intercambiadores de calor internos (51a, 51b, 51c). En los intercambiadores de calor internos (51a, 51b, 51c), el refrigerante absorbe el calor del aire interior para evaporarlo. En consecuencia, el aire interior se enfna, por lo que realiza la refrigeracion interior. El refrigerante evaporado en los intercambiadores de calor internos (51a, 51b, 51c) se mezcla con el gas refrigerante que sale de la tubena (44) de inyeccion de gas y luego se succiona hacia el compresor (32).
Por otra parte, el aceite retenido en la acumulacion (40b) de aceite del separador (22) de aceite fluye hacia la tubena (43) de alimentacion de aceite. Este aceite se reduce en presion hasta la presion baja cuando pasa a traves de la valvula (70) de activacion/desactivacion en el estado abierto, y luego se succiona hacia el compresor (32). El aceite succionado en el compresor (32) se utiliza para lubricar las partes deslizantes del compresor (32) y del expansor (33).
- Control de apertura en la tubena de alimentacion de aceite -
Como se describio anteriormente, durante la operacion de calentamiento y la operacion de enfriamiento del acondicionador (10) de aire, el aceite retenido en la parte inferior del separador (22) de aceite se envfa al lado de succion del compresor (32). Incidentalmente, la cantidad de aceite retenido en el separador (22) de aceite vana segun las diferentes condiciones de accionamiento, como la frecuencia de salida de la unidad (30) de compresion/expansion, por ejemplo. Cuando el nivel de aceite es demasiado bajo en asociacion con dicha variacion en la cantidad de aceite en el separador (22) de aceite, el refrigerante lfquido en el separador (22) de aceite puede enviarse al lado de succion del compresor (32) a traves de la tubena (43) de alimentacion de aceite. En consecuencia, en la operacion de enfriamiento, por ejemplo, la cantidad de refrigerante lfquido suministrado a los intercambiadores de calor internos (51a, 51b, 51c) que funcionan como evaporadores puede disminuir para reducir las capacidades de enfriamiento de las unidades interiores (50a, 50b, 50c). Ademas, la succion del refrigerante lfquido al compresor (32) puede causar un fenomeno llamado de compresion de lfquido (succion por vapor humedo) para danar el compresor (32).
Por otra parte, cuando el nivel de aceite en el separador (22) de aceite resulta demasiado alto, el aceite en el separador (22) de aceite puede fluir hacia la tubena de salida (42). En consecuencia, en la operacion de enfriamiento, por ejemplo, el aceite puede adherirse a las tubenas de transferencia de calor de los intercambiadores de calor internos (5la, 51b, 51c) que funcionan como evaporadores para reducir el rendimiento de transferencia de calor de los intercambiadores de calor internos (51a, 51b, 51c). Por lo tanto, las capacidades de enfriamiento de los intercambiadores de calor internos (51a, 51b, 51c) tambien pueden disminuir en este caso. En vista de esto, en el acondicionador (10) de aire del presente ejemplo de realizacion, el control de apertura en la tubena (43) de alimentacion de aceite se realiza para abordar tales desventajas.
Como se muestra en la FIG. 3(A), se asume que el nivel de aceite en el separador (22) de aceite resulta mas bajo que el nivel de lfmite inferior L, por ejemplo, en la operacion de enfriamiento. En este caso, la parte flotante (71b) del interruptor de flotador (71) de lfmite inferior se desplaza por debajo del nivel de lfmite inferior L junto con el nivel de aceite. Por consiguiente, el interruptor de flotador (71) de lfmite inferior envfa una senal de deteccion a la seccion (80) de control. Al recibir la senal de deteccion, la seccion (80) de control cierra la valvula (70) de activacion/desactivacion. En consecuencia, incluso en el estado donde el nivel de aceite en el separador (22) de aceite es demasiado bajo, la valvula (70) de activacion/desactivacion en el estado cerrado evita que el refrigerante lfquido se envfe al compresor (32) a traves de la tubena (43) de alimentacion de aceite.
Cuando la operacion de enfriamiento continua en este estado, el nivel de aceite en el separador (22) de aceite aumenta gradualmente. Aqm, incluso cuando el nivel de aceite llega a ser mas alto que el lfmite inferior L despues de que la valvula (70) de activacion/desactivacion se cierra, el estado de cierre de la valvula (70) de activacion/desactivacion se mantiene. Se supone que el nivel de aceite aumenta mas a partir de este estado y supera el nivel de lfmite superior H, como se muestra en la FIG. 3(B). En este caso, la parte flotante (72b) del interruptor de flotador (72) de lfmite superior se desplaza por encima del nivel de lfmite superior H junto con el nivel de aceite. Por consiguiente, el interruptor (72) de lfmite superior envfa una senal de deteccion a la seccion (80) de control. Al recibir la senal de deteccion, la seccion (80) de control abre la valvula (70) de activacion/desactivacion. En consecuencia, el aceite en el separador (22) de aceite se envfa al compresor (32) a traves de la tubena (43) de alimentacion de aceite, lo que reduce el nivel de aceite nuevamente. Por lo tanto, se puede evitar la entrada del aceite a la tubena de salida (42). Por lo tanto, solo el refrigerante lfquido se suministra a los intercambiadores de calor internos (51a, 51b, 51c).
- Ventajas del Ejemplo de la Realizacion 1 -
En el Ejemplo de la Realizacion 1, la seccion de limitacion de flujo de refrigerante limita el flujo del refrigerante lfquido en el separador (22) de aceite a la tubena (43) de alimentacion de aceite. Espedficamente, en el Ejemplo de la Realizacion 1, cuando el nivel de aceite en el separador (22) de aceite resulta mas bajo que el nivel de lfmite inferior predeterminado L, la valvula (70) de activacion/desactivacion se cierra. Por consiguiente, en el Ejemplo de la Realizacion 1, en el estado donde el nivel de aceite en el separador (22) de aceite resulta bajo para hacer que el lfquido refrigerante tienda a fluir hacia la tubena (43) de alimentacion de aceite, la entrada del lfquido refrigerante a la tubena (43) de alimentacion de aceite se puede evitar rapidamente. Esto evita que el refrigerante lfquido sea succionado al compresor (32) a traves de la tubena (43) de alimentacion de aceite. Por lo tanto, se puede suministrar una cantidad suficiente de refrigerante lfquido desde el separador (22) de aceite a los intercambiadores de calor internos (51a, 51b, 51c) en, por ejemplo, la operacion de enfriamiento. Esto puede garantizar suficientemente las capacidades de refrigeracion de los intercambiadores de calor internos (51a, 51b, 51c). Ademas, evitar la succion del refrigerante lfquido al compresor (32) puede prevenir danos al compresor (32) que pueden ser causados por el fenomeno llamado de compresion de lfquidos (fenomeno de succion de vapor humedo).
Ademas, en el Ejemplo de la Realizacion 1, cuando el nivel de aceite en el separador (22) de aceite resulta mas alto que el nivel de lfmite superior predeterminado H, se abre la valvula (70) de activacion/desactivacion. Es decir, en el Ejemplo de la Realizacion 1, en el estado donde el nivel de aceite en el separador (22) de aceite resulta alto para hacer que el aceite despues de la separacion tienda a fluir hacia la tubena de salida (42), se permite que el aceite fluya en la tubena (43) de alimentacion de aceite. Por consiguiente, en el Ejemplo de la Realizacion 1, el nivel de aceite en el separador (22) de aceite puede disminuir rapidamente a partir de tal estado, impidiendo asf que el aceite, despues de la separacion, fluya hacia la tubena de salida (42). En consecuencia, se puede evitar que el aceite despues de la separacion se adhiera a las tubenas de transferencia de calor de los intercambiadores de calor internos (51a, 51b, 51c), por ejemplo, en la operacion de enfriamiento, evitando asf una disminucion en el rendimiento de transferencia de calor de los intercambiadores de calor internos (51a, 51b, 51c) que puede ser causada por dicha adhesion del aceite.
Ademas, en el Ejemplo de la Realizacion 1, el refrigerante de dos fases gasdquido se separa en el refrigerante gaseoso y el refrigerante lfquido en el separador (22) de aceite, y el refrigerante de fase lfquida unica despues de la separacion se suministra a los intercambiadores de calor internos (51a, 51b, 51c) en la operacion de enfriamiento. Esto puede aumentar la capacidad de enfriamiento de los intercambiadores de calor internos (51a, 51b, 51c).
Aqm, como el gas refrigerante despues de la separacion se envfa al lado de succion del compresor (32) a traves de la tubena (44) de inyeccion de gas, el gas refrigerante no puede ser retenido excesivamente en el separador (22) de aceite. Esto puede garantizar suficientemente la capacidad de separacion de gasdquido del separador (22) de aceite. Ademas, la conexion del separador (22) de aceite a la tubena (44) de inyeccion de gas puede disminuir la presion en el separador (22) de aceite. En consecuencia, la diferencia entre la presion en el lado de entrada y la del lado de salida (presion interna del separador de aceite) del expansor (33) aumenta, lo que aumenta la potencia que el expansor (33) puede recuperar. Ademas, la valvula (44a) de inyeccion de gas esta prevista en la tubena (44) de inyeccion de gas. Esto puede lograr el ajuste de la cantidad de gas refrigerante succionado al compresor (32) de acuerdo con la apertura de la valvula (44a) de inyeccion de gas.
Ademas, el intercambiador de calor interno (24) realiza un intercambio de calor entre el refrigerante gaseoso que pasa a traves de la valvula (44a) de inyeccion de gas en la tubena (44) de inyeccion de gas y el refrigerante lfquido que fluye en la tubena de salida (42). Por lo tanto, el refrigerante que se envfa a los intercambiadores de calor internos (51a, 51b, 51c) en la operacion de enfriamiento puede ser subenfriado, lo que aumenta aun mas las capacidades de enfriamiento de los intercambiadores de calor internos (51a, 51b, 51c).
<Ejemplo modificado del Ejemplo de la Realizacion 1>
El aparato de refrigeracion del Ejemplo de la Realizacion 1 puede tener las siguientes configuraciones.
En el Ejemplo de la Realizacion 1, los interruptores de flotador (71, 72) detectan los niveles de aceite en el separador (22) de aceite. Sin embargo, otras secciones de deteccion de nivel de aceite pueden detectar el nivel de lfmite superior H y el nivel de lfmite inferior L. La seccion de deteccion de nivel de aceite puede ser una seccion del tipo de pulso de alta frecuencia, tipo de onda supersonica, tipo de microondas y similares.
Ademas, la cantidad de aceite en el separador (22) de aceite puede detectarse directa o indirectamente para el control de activacion/desactivacion en la valvula (70) de activacion/desactivacion de acuerdo con la cantidad de aceite detectada. Espedficamente, la cantidad de aceite en el separador (22) de aceite se puede obtener, por ejemplo, de tal manera que la cantidad de fugas de aceite en la carcasa (31) de la unidad (30) de compresion/expansion se estima en base a la frecuencia de salida de la unidad (30) de compresion/expansion (es decir, el numero de rotaciones del arbol de accionamiento) y la cantidad de fugas de aceite (es decir, la cantidad de aceite que sale del expansor (33)) esta integrada. Alternativamente, midiendo el peso del separador (22) de aceite, por ejemplo, se puede obtener la cantidad de aceite en el separador (22) de aceite.
<Ejemplo de la Realizacion 2>
Un acondicionador (10) de aire de acuerdo con el Ejemplo de la Realizacion 2 es diferente en la configuracion de una seccion de limitacion de flujo de refrigerante a partir del Ejemplo de la Realizacion 1. Espedficamente, como se muestra en la FIG. 4, la seccion de limitacion de flujo de refrigerante incluye una valvula (70) de activacion/desactivacion, un sensor (73) de temperatura y una seccion (80) de control como una seccion de control de activacion/desactivacion. Ademas, un separador (22) de aceite en el Ejemplo de la Realizacion 2 incluye el interruptor de flotador (72) de lfmite superior en el Ejemplo de la Realizacion 1, y no incluye el interruptor de flotador (71) de lfmite inferior en el Ejemplo de la Realizacion 1.
La valvula (70) de activacion/desactivacion esta configurada para prever resistencia predeterminada al fluido que pasa a traves de ella en su estado abierto, de manera similar que en el Ejemplo de la Realizacion 1. Es decir, la valvula (70) de activacion/desactivacion tambien sirve como mecanismo de reduccion de presion que reduce la presion del fluido que fluye a traves del mismo. El sensor (73) de temperatura esta previsto en el lado aguas abajo de la valvula (70) de activacion/desactivacion en la tubena (43) de alimentacion de aceite. El sensor (73) de temperatura detecta la temperatura en el lado aguas abajo de la valvula (70) de activacion/desactivacion. La temperatura detectada por el sensor (73) de temperatura se envfa a la seccion (80) de control.
La seccion (80) de control calcula la cantidad de una disminucion en la temperatura detectada por el sensor (73) de temperatura en un penodo de tiempo predeterminado (por ejemplo, cinco segundos). Cuando la cantidad AT de una disminucion en la temperatura detectada llega a ser mayor que una cantidad espedfica, se determina que el refrigerante ingresa en la tubena (43) de alimentacion de aceite. Por lo tanto, la valvula (70) de activacion/desactivacion, el sensor (73) de temperatura y la seccion (80) de control configuran la seccion de deteccion de refrigerante que detecta la entrada del refrigerante desde el separador (22) de aceite a la tubena (43) de alimentacion de aceite.
- Control de activacion/desactivacion en la tubena de alimentacion de aceite -
Al comienzo de la operacion del acondicionador (10) de aire en el Ejemplo de la Realizacion 2, la valvula (70) de activacion/desactivacion en la tubena (43) de alimentacion de aceite esta en el estado abierto. Por consiguiente, el aceite en el separador (22) de aceite fluye hacia la tubena (43) de alimentacion de aceite y pasa a traves de la valvula (70) de activacion/desactivacion. En este momento, la valvula (70) de activacion/desactivacion reduce la presion del aceite. Aqm, la reduccion de la presion del aceite por la valvula (70) de activacion/desactivacion apenas reduce la temperature del aceite. Por esta razon, la temperature del fluido detectada por el sensor (73) de temperature permanece relativamente alta.
A partir de este estado, cuando la cantidad de aceite en el separador (22) de aceite disminuye, el refrigerante lfquido entra en la tubena (43) de alimentacion de aceite. Cuando este refrigerante lfquido se reduce en presion cuando pasa a traves de la valvula (70) de activacion/desactivacion, la temperatura del refrigerante lfquido disminuye dramaticamente. Por consiguiente, la temperatura del fluido detectada por el sensor (73) de temperatura tambien disminuye dramaticamente. Por lo tanto, en una transicion del estado donde el aceite fluye en la tubena (43) de alimentacion de aceite al estado donde fluye el refrigerante lfquido en ella, la salida de temperatura detectada para la seccion (80) de control disminuye significativamente. Cuando la magnitud de una disminucion en la temperatura detectada es mayor que la cantidad especificada en la seccion (80) de control, se determina que el refrigerante lfquido ingresa desde el separador (22) de aceite a la tubena (43) de alimentacion de aceite. Esto hace que la seccion (80) de control cierre la valvula (70) de activacion/desactivacion. Por lo tanto, la valvula (70) de activacion/desactivacion evita que el refrigerante lfquido fluya hacia la tubena (43) de alimentacion de aceite.
La continuacion de la operacion en este estado eleva gradualmente el nivel de aceite en el separador (22) de aceite. Cuando el nivel de aceite excede el nivel de lfmite superior H, se acciona el interruptor de flotador (72) de lfmite superior para hacer que se abra la valvula (70) de activacion/desactivacion, de manera similar al caso en el Ejemplo de la Realizacion 1. Por consiguiente, el aceite en el separador (22) de aceite se envfa al compresor (32) a traves de la tubena (43) de alimentacion de aceite para permitir que el nivel de aceite disminuya nuevamente. Por lo tanto, se puede evitar la entrada del aceite a la tubena de salida (42). Por lo tanto, solo el refrigerante lfquido se suministra a los intercambiadores de calor internos (51a, 51b, 51c).
- Ventajas del Ejemplo de la Realizacion 2 -
En el Ejemplo de la Realizacion 2, la temperatura del fluido despues de la reduccion de la presion se detecta en la tubena (43) de alimentacion de aceite, y la entrada del refrigerante lfquido a la tubena (43) de alimentacion de aceite se detecta segun la magnitud de disminucion en la temperatura. Cuando se determina que el refrigerante lfquido ingresa en la tubena (43) de alimentacion de aceite, la valvula (70) de activacion/desactivacion se cierra rapidamente. Por consiguiente, tambien en el presente Ejemplo de Realizacion, el refrigerante lfquido puede suministrarse de manera suficiente a los intercambiadores de calor internos (51a, 51b, 51c) en la operacion de enfriamiento, asegurando asf las capacidades de enfriamiento de los intercambiadores de calor internos (51a, 51b, 51c).
Ademas, en el Ejemplo de la Realizacion 2, el sensor (73) de temperatura esta previsto en la tubena (43) de alimentacion de aceite. Esto puede facilitar el reemplazo y el mantenimiento del sensor en comparacion con el caso donde se preve el sensor, por ejemplo, dentro del separador (22) de aceite. Ademas, la valvula (70) de activacion/desactivacion en el estado abierto esta configurada para prever la resistencia predeterminada al fluido que fluye a traves de la misma. Por consiguiente, incluso si el refrigerante lfquido en el separador (22) de aceite fluye hacia la tubena (43) de alimentacion de aceite, no se envfa una cantidad tan grande de refrigerante lfquido al lado de succion del compresor (32). Ademas, la valvula (70) de activacion/desactivacion que sirve tambien como mecanismo de reduccion de presion para reducir la presion del fluido puede eliminar la necesidad de prever por separado un mecanismo de reduccion de presion, como una valvula de expansion. Por lo tanto, el numero de componentes se puede reducir.
<Ejemplo modificado del Ejemplo de la Realizacion 2>
El aparato de refrigeracion del Ejemplo de la Realizacion 2 puede tener las siguientes configuraciones.
En el Ejemplo de la Realizacion 2, la entrada del refrigerante lfquido a la tubena (43) de alimentacion de aceite se detecta en base a la cantidad de una disminucion en la temperatura del fluido detectado en el lado aguas abajo de la valvula (70) de activacion/desactivacion. Sin embargo, tanto las temperaturas del fluido en el lado aguas arriba como el lado aguas abajo de la valvula (70) de activacion/desactivacion pueden detectarse mediante sensores de temperatura o similares para detectar la entrada del refrigerante lfquido a la tubena (43) de alimentacion de aceite de acuerdo con una diferencia entre las temperaturas. Espedficamente, durante el tiempo en que, por ejemplo, el aceite fluye en la tubena (43) de alimentacion de aceite, la temperatura del aceite apenas vana en el lado de aguas arriba y en el lado de aguas abajo de la valvula (70) de activacion/desactivacion. Por otra parte, cuando el refrigerante lfquido ingresa en la tubena (43) de alimentacion de aceite, la temperatura del refrigerante lfquido en el lado de aguas abajo de la valvula (70) de activacion/desactivacion es mas baja que la del lado de aguas arriba de la valvula (70) de activacion/desactivacion. En vista de esto, se detectan las temperaturas del refrigerante antes de la entrada y la salida de la valvula (70) de activacion/desactivacion. Cuando la diferencia de temperatura llega a ser mayor que una cantidad espedfica, se determina que el refrigerante Ifquido ingresa en la tubena (43) de alimentacion de aceite. Entonces, la valvula (70) de activacion/desactivacion se cierra. Por lo tanto, el flujo del refrigerante lfquido en la tubena (43) de alimentacion de aceite se puede evitar rapidamente. Se observa que, para detectar la temperature del fluido en el lado de aguas arriba de la valvula (70) de activacion/desactivacion, se puede prever un sensor de temperature en el lado de aguas arriba de la valvula (70) de activacion/desactivacion. Alternativamente, la temperature puede ser detectada por cualquier otro metodo. Espedficamente, se preve un sensor de presion en el lado de salida o similares del expansor (33), y la temperatura de saturacion equivalente de la presion detectada por el sensor de presion se usa como la temperatura del fluido en el lado de aguas arriba de la valvula (70) de activacion/desactivacion, por ejemplo.
<Ejemplo de la Realizacion 3>
Un acondicionador (10) de aire de acuerdo con el Ejemplo de la Realizacion 3 es el acondicionador (10) de aire del Ejemplo de la Realizacion 2 en donde se proporciona adicionalmente un intercambiador de calor (74) de calentamiento como una seccion de calentamiento en la tubena (43) de alimentacion de aceite. El intercambiador de calor (74) de calentamiento en este ejemplo esta dispuesto a traves de la tubena (43) de alimentacion de aceite y una tubena en el lado de entrada del expansor (33). El intercambiador de calor (74) de calentamiento realiza un intercambio de calor entre el fluido que fluye en la tubena (43) de alimentacion de aceite y el refrigerante en el lado de entrada del expansor (33). Ademas, en la tubena (43) de alimentacion de aceite, se preve una valvula (70) de activacion/desactivacion en el lado de aguas arriba del intercambiador de calor (74) de calentamiento, y se preve un sensor (73) de temperatura en el lado de aguas abajo de la valvula (70) de activacion/desactivacion. Asf, la valvula (70) de activacion/desactivacion, el sensor (73) de temperatura, el intercambiador de calor de calentamiento (74) y la seccion (80) de control configuran una seccion de deteccion de refrigerante que detecta la entrada del refrigerante desde el separador (22) de aceite a la tubena (43) de alimentacion de aceite.
- Control de activacion/desactivacion en la trayectoria de alimentacion de aceite -
Al comienzo de la operacion del acondicionador (10) de aire en el Ejemplo de la Realizacion 3, la valvula (70) de activacion/desactivacion en la tubena (43) de alimentacion de aceite esta en el estado abierto. Por consiguiente, el aceite en el separador (22) de aceite fluye hacia la tubena (43) de alimentacion de aceite y pasa a traves de la valvula (70) de activacion/desactivacion. En este momento, la valvula (70) de activacion/desactivacion reduce la presion del aceite. Aqrn, la reduccion de la presion del aceite por la valvula (70) de activacion/desactivacion apenas reduce la temperatura del aceite. Despues, el aceite fluye hacia el intercambiador de calor (74) de calentamiento. En el intercambiador de calor (74) de calentamiento, el refrigerante que fluye en el lado de entrada del expansor (33) disipa el calor del aceite que fluye en la tubena (43) de alimentacion de aceite. Esto calienta el aceite que fluye en la tubena (43) de alimentacion de aceite. Por lo tanto, la temperatura del fluido detectado por el sensor de temperatura (73) es relativamente alta.
A partir de este estado, cuando la cantidad de aceite en el separador (22) de aceite disminuye, el refrigerante lfquido ingresa en la tubena (43) de alimentacion de aceite. Cuando este refrigerante lfquido se reduce en presion cuando pasa a traves de la valvula (70) de activacion/desactivacion, la temperatura del refrigerante lfquido disminuye dramaticamente. Despues, el refrigerante lfquido fluye hacia el intercambiador de calor (74) de calentamiento. En el intercambiador de calor (74) de calentamiento, el refrigerante que fluye en el lado de entrada del expansor (33) calienta el refrigerante lfquido que fluye en la tubena (43) de alimentacion de aceite. Por consiguiente, en el intercambiador de calor (74) de calentamiento, el refrigerante lfquido toma el calor latente para ser evaporado, pero la temperatura del refrigerante lfquido no aumenta. Por lo tanto, la temperatura del fluido detectado por el sensor (73) de temperatura es relativamente baja. Como se discutio anteriormente, la temperatura del aceite que ha pasado a traves de la tubena (43) de alimentacion de aceite aumenta facilmente en el intercambiador de calor (74) de calentamiento. Por otro lado, la temperatura del refrigerante lfquido que ha pasado a traves de la tubena (43) de alimentacion de aceite apenas aumenta. Ademas, el refrigerante lfquido, que se ha reducido en la presion en la valvula (70) de activacion/desactivacion, no se sobrecalentara tanto en el intercambiador de calor (74) de calentamiento. Por lo tanto, la temperatura del refrigerante lfquido se incrementa muy poco. Por lo tanto, en el Ejemplo de la Realizacion 3, la diferencia de temperatura en el lado de aguas abajo del intercambiador de calor (74) de calentamiento (la temperatura detectada por el sensor de temperatura) es mas notable entre el aceite y el refrigerante lfquido que fluye en la tubena (43) de alimentacion de aceite.
Por las razones anteriores, en una transicion del estado en donde el aceite fluye en la tubena (43) de alimentacion de aceite al estado donde fluye el refrigerante lfquido, la salida de temperatura detectada a la seccion (80) de control disminuye significativamente. Cuando la magnitud de una disminucion en la temperatura detectada es mayor que la magnitud especificada en la seccion (80) de control, se determina que el refrigerante lfquido ingresa desde el separador (22) de aceite a la tubena (43) de alimentacion de aceite. Esto hace que la seccion (80) de control cierre la valvula (70) de activacion/desactivacion. Por lo tanto, la valvula (70) de activacion/desactivacion evita que el refrigerante lfquido fluya hacia la tubena (43) de alimentacion de aceite.
La continuacion de la operacion en este estado eleva gradualmente el nivel de aceite en el separador (22) de aceite. Cuando el nivel de aceite excede el nivel de lfmite superior H, se acciona el interruptor de flotador (72) de lfmite superior para hacer que se abra la valvula (70) de activacion/desactivacion, de manera similar al caso en el Ejemplo de la Realizacion 1. Por consiguiente, el aceite en el separador (22) de aceite se envfa al compresor (32) a traves de la tubena (43) de alimentacion de aceite para permitir que el nivel de aceite disminuya nuevamente. Por lo tanto, se puede evitar la entrada del aceite a la tubena de salida (42). Por lo tanto, solo el refrigerante lfquido se suministra a los intercambiadores de calor internos (51a, 51b, 51c).
- Ventajas del Ejemplo de la Realizacion 3 -
En el Ejemplo de la Realizacion 3, la temperatura del fluido que se ha calentado por el intercambiador de calor (74) de calentamiento se detecta en la tubena (43) de alimentacion de aceite, y la entrada del refrigerante lfquido en la tubena (43) de alimentacion de aceite se detecta segun la magnitud de disminucion de la temperatura. Cuando se determina que el refrigerante lfquido ingresa en la tubena (43) de alimentacion de aceite, la valvula (70) de activacion/desactivacion se cierra rapidamente. Por consiguiente, tambien en el presente Ejemplo de Realizacion, el refrigerante lfquido puede suministrarse de manera suficiente a los intercambiadores de calor internos (51a, 51b, 51c) en la operacion de enfriamiento, asegurando asf las capacidades de enfriamiento de los intercambiadores de calor internos (51a, 51b, 51c).
Ademas, con el intercambiador de calor (74) de calentamiento previsto, incluso si el refrigerante lfquido ingresa en la tubena (43) de alimentacion de aceite, el refrigerante lfquido puede ser evaporado por el intercambiador de calor (74) de calentamiento. Esto puede asegurar aun mas la prevencion del fenomeno de compresion de lfquido en el compresor (32).
Ademas, el refrigerante que sale del radiador (21) en la operacion de enfriamiento se puede enfriar en el intercambiador de calor (74) de calentamiento, subenfriando asf este refrigerante. Por lo tanto, las capacidades de enfriamiento de los intercambiadores de calor internos (51a, 51b, 51c) se pueden aumentar aun mas.
<Ejemplos modificados del Ejemplo de la Realizacion 3>
El intercambiador de calor (74) de calentamiento en el Ejemplo de la Realizacion 3 se puede disponer en las siguientes ubicaciones.
En el ejemplo mostrado en la FIG. 6, el intercambiador de calor (74) de calentamiento esta dispuesto a traves de la tubena (43) de alimentacion de aceite y la tubena de descarga del compresor (32). Es decir, el intercambiador de calor (74) de calentamiento realiza un intercambio de calor entre el fluido que fluye en la tubena (43) de alimentacion de aceite y el refrigerante descargado desde el compresor (32). En este ejemplo, las otras configuraciones y el control de apertura en la tubena (43) de alimentacion de aceite son los mismos que en el Ejemplo de la Realizacion 3.
En este ejemplo, en el intercambiador de calor (74) de calentamiento, el refrigerante a presion alta en el lado de descarga del compresor (32) calienta el fluido que fluye en la tubena (43) de alimentacion de aceite. Esto aumenta la cantidad de calor en el fluido mas que en el Ejemplo de la Realizacion 3. Por lo tanto, la diferencia en la temperatura detectada por el sensor (73) de temperatura es mas notable entre el aceite que fluye en la tubena (43) de alimentacion de aceite y el refrigerante lfquido que fluye en la misma. Por lo tanto, en este ejemplo, la deteccion de la entrada del refrigerante lfquido en la tubena (43) de alimentacion de aceite se puede asegurar aun mas.
Alternativamente, en un circuito (11) de refrigerante mostrado en la FIG. 7, hay previsto un separador (27) de aceite del lado de presion alta en el lado de descarga del compresor (32). El separador de aceite (27) del lado de presion alta separa el aceite del refrigerante descargado del compresor (32). Ademas, el circuito (11) de refrigerante en este ejemplo incluye una tubena (45) de retorno de aceite que tiene un extremo conectado a la parte inferior del separador (27) de aceite del lado de presion alta y el otro extremo conectado al lado de succion del compresor (32). La tubena (45) de retorno de aceite configura una trayectoria de retorno de aceite para devolver el aceite separado en el separador (27) de aceite del lado de presion alta al lado de succion del compresor (32). El intercambiador de calor de calentamiento (74) esta dispuesto a traves de la tubena (43) de alimentacion de aceite y la tubena (45) de retorno de aceite. Es decir, el intercambiador de calor (74) de calentamiento realiza el intercambio de calor entre el fluido que fluye en la tubena (43) de alimentacion de aceite y el aceite que fluye en la tubena (45) de retorno de aceite. En este ejemplo, las otras configuraciones y el control de apertura en la tubena (43) de alimentacion de aceite son los mismos que en el Ejemplo de la Realizacion 3.
En el intercambiador de calor (74) de calentamiento en este ejemplo, el aceite a alta temperatura que fluye en la tubena (45) de retorno de aceite calienta el fluido que fluye en la tubena (43) de alimentacion de aceite. Esto aumenta la cantidad de calor en el fluido mas que en el Ejemplo de la Realizacion 3. Por lo tanto, la diferencia en la temperatura detectada por el sensor (73) de temperatura es mas notable entre el aceite que fluye en la tubena (43) de alimentacion de aceite y el refrigerante lfquido que fluye en la misma. Por lo tanto, en este ejemplo, la deteccion de la entrada del refrigerante lfquido en la tubena (43) de alimentacion de aceite se puede asegurar aun mas.
Ademas, el fluido que fluye en la tubena (43) de alimentacion de aceite puede ser calentado por cualesquiera otras secciones de calentamiento, tal como un calentador, por ejemplo, en lugar del intercambiador de calor (74) de calentamiento en el Ejemplo de la Realizacion 3.
Ejemplo 4.1
En un acondicionador (10) de aire de acuerdo con el Ejemplo 4.1, que no es parte de la invencion, hay prevista una tubena capilar (75) como una seccion de limitacion de flujo de refrigerante en la tubena (43) de alimentacion de aceite en lugar de la valvula (70) de activacion/desactivacion en cada uno de los ejemplos de realizacion anteriores. Por consiguiente, la seccion (80) de control para controlar la valvula (70) de activacion/desactivacion se omite en el Ejemplo 4.1. La tubena capilar (75) en el Ejemplo 4.1 proporciona resistencia predeterminada al fluido que fluye en la tubena (43) de alimentacion de aceite. Por lo tanto, incluso si el refrigerante lfquido ingresa a la tubena (43) de alimentacion de aceite debido a una disminucion en la cantidad de aceite en el separador (22) de aceite, la tubena capilar (75) limita el flujo del refrigerante lfquido en la tubena (43) de alimentacion de aceite. Asf, en el Ejemplo 4.1, una configuracion relativamente simple puede suprimir el envfo del refrigerante lfquido en el separador (22) de aceite al lado de succion del compresor (32).
<Ejemplo de la Realizacion 5>
En un acondicionador (10) de aire de acuerdo con el Ejemplo de la Realizacion 5, la valvula (70) de activacion/desactivacion se controla para devolver adecuadamente el aceite en el separador (22) de aceite al compresor (32) incluso sin los interruptores de flotador (71, 72) en el Ejemplo de la Realizacion 1.
Espedficamente, el acondicionador (10) de aire del Ejemplo de la Realizacion 5 mostrado en la FIG. 9 incluye el mismo circuito (11) de refrigerante que en el Ejemplo de la Realizacion 1. La acumulacion (40b) de aceite del separador (22) de aceite esta conectada a la tubena (tubena de succion (32a)) en el lado de succion del compresor (32) a traves de la tubena (43) de alimentacion de aceite. En la tubena (43) de alimentacion de aceite, hay prevista una valvula (70) de activacion/desactivacion. El area del canal de la valvula (70) de activacion/desactivacion en el estado abierto es mas pequena que la de la tubena (43) de alimentacion de aceite de modo que se estrangule el fluido que fluye a traves de la trayectoria para prever resistencia al fluido. Es decir, la valvula (70) de activacion/desactivacion sirve tambien como un mecanismo de reduccion de presion que reduce la presion del fluido que fluye en la tubena (43) de alimentacion de aceite.
El circuito (11) de refrigerante en el Ejemplo de la Realizacion 5 incluye una seccion (90) de deteccion del grado de sobrecalentamiento configurada para detectar el grado de sobrecalentamiento del refrigerante en el lado de succion del compresor (32). Espedficamente, la seccion (90) de deteccion del grado de sobrecalentamiento incluye un sensor (91) de temperatura del refrigerante a succionar que detecta la temperatura del refrigerante que fluye en la tubena de succion (32a) del compresor (32), y un sensor (92) de presion de presion baja que detecta la presion del refrigerante en el lado de succion (lado de presion baja) del compresor (32). Es decir, la seccion (90) de deteccion del grado de sobrecalentamiento deriva el grado Tsh del sobrecalentamiento del refrigerante en el lado de succion del compresor (32) a partir de la diferencia entre la temperatura de saturacion equivalente a la presion de la presion baja detectada por el sensor (92) de presion de presion baja y la temperatura del refrigerante que ha de ser succionado detectada por el sensor (91) de temperatura del refrigerante que ha de ser succionado.
La seccion (80) de control en el Ejemplo de la Realizacion 5 configura una seccion de control de valvula que realiza el control de activacion/desactivacion en la valvula (70) de activacion/desactivacion. Aqrn, en el presente Ejemplo de Realizacion, la seccion (90) de deteccion del grado de sobrecalentamiento configura una seccion de deteccion de refrigerante que detecta la entrada del refrigerante lfquido desde el separador (22) de aceite a la tubena (43) de alimentacion de aceite en el estado en el que la valvula (70) de activacion/desactivacion se abre. Es decir, la seccion (80) de control del presente Ejemplo de Realizacion determina, despues de abrir la valvula (70) de activacion/desactivacion, si la valvula (70) de activacion/desactivacion debe cerrarse o no sobre la base del grado Tsh de sobrecalentamiento del refrigerante en el lado de succion del compresor (32). Mas espedficamente, una magnitud de variacion de temperatura predeterminada ATstd a la cual la temperatura vana en un penodo de tiempo predeterminado se establece en la seccion (80) de control. En el estado en el que la valvula (70) de activacion/desactivacion se abre, cuando la magnitud de variacion ATsh del grado de sobrecalentamiento del refrigerante en el penodo de tiempo predeterminado excede de ATstd, la valvula (70) de activacion/desactivacion se cierra. Esto se describira en detalle con referencia a la FIG. 10.
Una vez que la valvula (70) de activacion/desactivacion esta en estado abierto desde un punto de tiempo ton, el aceite en el separador (22) de aceite fluye hacia la tubena (43) de alimentacion de aceite. Aqrn, cuando el aceite pasa a traves de la valvula (70) de activacion/desactivacion, la presion del aceite se reduce para disminuir ligeramente la temperatura T' del fluido en la tubena (43) de alimentacion de aceite en el lado de aguas abajo de la valvula (70) de activacion/desactivacion. Por otro lado, incluso cuando el aceite en el separador (22) de aceite fluye hacia la tubena de succion (32a) a traves de la tubena (43) de alimentacion de aceite, el grado Tsh de sobrecalentamiento del refrigerante detectado por la seccion (90) de deteccion del grado de sobrecalentamiento vana poco. En otras palabras, el grado Tsh de sobrecalentamiento del refrigerante en el circuito (11) de refrigerante recibe poca influencia del aceite despues de la reduccion de la presion, y disminuye ligeramente.
Posteriormente, cuando el aceite en el separador (22) de aceite es evacuado, y el refrigerante lfquido fluye hacia afuera en la trayectoria (43) de alimentacion de aceite, la valvula (70) de activacion/desactivacion reduce la presion del refrigerante lfquido, por lo tanto, enfna el refrigerante lfquido hasta una temperatura inferior a la del aceite. Luego, el grado Tsh de sobrecalentamiento del refrigerante en el circuito (11) de refrigerante se reduce significativamente por la influencia del Uquido refrigerante que fluye hacia la tubena de succion (32a) a traves de la tubena (43) de alimentacion de aceite. Cuando la magnitud de variacion ATsh del grado de sobrecalentamiento del refrigerante en el penodo de tiempo predeterminado excede de la magnitud de variacion ATstd como referencia, la seccion (80) de control determina que el refrigerante lfquido ingresa a la tubena (43) de alimentacion de aceite, y cierra la valvula (70) de activacion/desactivacion (punto de tiempo toff). En consecuencia, se puede evitar la succion de una gran cantidad de refrigerante lfquido del separador (22) de aceite al compresor (32). Despues, el aceite se acumula gradualmente en el separador (22) de aceite.
Como se describio anteriormente, en el presente ejemplo de realizacion, la entrada del refrigerante lfquido del separador (22) de aceite a la tubena (43) de alimentacion de aceite se detecta en base a la variacion en el grado de sobrecalentamiento del refrigerante en el lado de succion del compresor (32). Esto puede asegurar aun mas la deteccion de la entrada del refrigerante lfquido, y puede eliminar la necesidad de prever un sensor adicional ademas del sensor para detectar el grado de sobrecalentamiento del refrigerante. Es decir, en el presente ejemplo de realizacion, la entrada del refrigerante lfquido desde el separador (22) de aceite a la tubena (43) de alimentacion de aceite se puede detectar de manera facil y fiable sin aumentar el numero de componentes, tales como sensores, por ejemplo.
Ademas, la seccion (80) de control en el presente ejemplo de realizacion incluye un temporizador (81) de tiempo de cierre, un contador (82) de tiempo de apertura y una seccion (83) de estimacion del caudal de aceite. En el temporizador (81) de tiempo de cierre, se establece un penodo de tiempo (tiempo de cierre tc) desde el cierre hasta la apertura de la valvula (70) de activacion/desactivacion. Es decir, la seccion (80) de control esta configurada para abrir temporalmente la valvula (70) de activacion/desactivacion cada vez que transcurre el tiempo de cierre preestablecido tc. Un penodo de tiempo obtenido experimentalmente por adelantado sobre la base de la cantidad de fuga de aceite en la operacion normal del compresor (32), y similares, se establece como el valor inicial del tiempo de cierre tc.
El contador (82) de tiempo de apertura mide cada vez el penodo de tiempo desde la apertura hasta el cierre de la valvula (70) de activacion/desactivacion. Es decir, el contador (82) de tiempo de apertura esta configurado para medir y almacenar siempre un penodo de tiempo (Ato) desde el tiempo (ton) cuando la valvula (70) de activacion/desactivacion se abre hasta el momento (toff) cuando la magnitud de variacion ATsh del grado de sobrecalentamiento del refrigerante excede de ATstd y la valvula (70) de activacion/desactivacion se cierra, como se muestra en la FIG. 10.
Ademas, la seccion (83) de estimacion del caudal de aceite esta configurada para estimar y calcular el caudal teorico (caudal de descarga W) del aceite descargado desde el separador (22) de aceite a la tubena (43) de alimentacion de aceite en el estado en el que se abre la valvula (70) de activacion/desactivacion. Aqrn, el caudal de descarga W [m3/s] es un caudal volumetrico del aceite, y se puede calcular a partir de la siguiente expresion, por ejemplo.
[Expresion 1]
W = C v x A o x ] h ^ - ... ( 1) ip
Aqrn, Cv en la expresion (1) es un factor de caudal, y se puede obtener a partir de una expresion relacional (Cv=f(To)) usando la temperatura To del aceite, por ejemplo. En la expresion (1), Ao es un area [m2] de canal transversal de la valvula (70) de activacion/desactivacion. En la expresion (1), AP es una diferencia entre la presion intermedia Pm y la presion baja PI del circuito (11) de refrigerante. Aqrn, Pm es una presion que actua dentro del separador (22) de aceite, es decir, la presion intermedia [Pa] del circuito (11) de refrigerante. Por consiguiente, previendo un sensor de presion en una tubena (por ejemplo, el conducto (41) de entrada del separador (22) de aceite o similares) en el circuito (11) de refrigerante en donde actua la presion intermedia, la presion intermedia Pm puede ser detectada. Ademas, PI es una presion [Pa] de la presion baja del circuito (11) de refrigerante, y puede ser detectada por el sensor (92) de presion baja mencionado anteriormente, por ejemplo. En la expresion (1), p es una densidad [kg/m3] del aceite.
La seccion (83) de estimacion del caudal de aceite esta configurada para calcular, a partir de la Expresion (1), el caudal de descarga W del separador (22) de aceite en el estado abierto de la valvula (70) de activacion/desactivacion de acuerdo con variaciones en la presion intermedia Pm y la presion baja PI del circuito (11) de refrigerante. Alternativamente, el caudal de descarga W puede calcularse utilizando la Expresion (2) a continuacion como una expresion simplificada de la Expresion (1).
[Expresion 2]
Ademas, el caudal de descarga W puede calcularse utilizando una expresion logica o una expresion experimental distinta de las expresiones (1) y (2). Alternativamente, el caudal de descarga W puede obtenerse con otro parametro (por ejemplo, viscosidad del aceite, etc.) tornado en consideracion.
La seccion (80) de control en el Ejemplo de la Realizacion 5 esta configurada para corregir el tiempo de cierre tc de la valvula (70) de activacion/desactivacion segun el tiempo de apertura Ato medido por el contador (82) de tiempo de apertura y el caudal de descarga W en este tiempo de apertura Ato. Por consiguiente, la cantidad de aceite acumulado en el separador (22) de aceite en el tiempo de cierre de la valvula (70) de activacion/desactivacion se controla para aproximarse a una cantidad apropiada, a saber, una cantidad de retencion de aceite Vmax como referencia.
Espedficamente, el volumen (la cantidad de retencion de aceite de referencia Vmax) del aceite entre el nivel de lfmite superior H y el nivel de lfmite inferior L del separador (22) de aceite se establece en la seccion (80) de control, como se muestra en la FIG. 9. La seccion (80) de control calcula el tiempo de apertura teorico Atoi dividiendo Vmax por el caudal de descarga W. Ademas, la seccion (80) de control compara este tiempo de apertura teorico Atoi con el tiempo de apertura Ato en el penodo de tiempo correspondiente. Cuando el tiempo de apertura Ato es mas corto que el tiempo de apertura teorico Atoi, la seccion (80) de control corrige el tiempo de cierre Atc incrementandolo. A la inversa, cuando el tiempo de apertura Ato es mas largo que el tiempo de apertura teorico Atoi, la seccion (80) de control corrige el tiempo de cierre Atc reduciendolo. Dicha correccion del tiempo de cierre tc se describira con mas detalle con referencia a la FIG. 11.
Como se describio anteriormente, la seccion (80) de control en el presente ejemplo de realizacion controla la operacion de apertura de la valvula (70) de activacion/desactivacion haciendo referencia al temporizador (81) de tiempo de cierre. Esto logra una descarga periodica del aceite en el separador (22) de aceite sin utilizar el interruptor de flotador (72) de lfmite superior a diferencia del Ejemplo de la Realizacion 1, por ejemplo, logrando asf la simplificacion de la configuracion del aparato. Incidentalmente, la cantidad de aceite acumulado en el separador (22) de aceite vana dependiendo de la cantidad de fugas de aceite en el compresor (32), y similares. Por lo tanto, solo el control de tiempo segun el temporizador (81) de tiempo de cierre no puede acumular una cantidad apropiada (es decir, Vmax) del aceite en el separador (22) de aceite. Por este motivo, la valvula (70) de activacion/desactivacion puede abrirse incluso cuando la cantidad de aceite retenido en el separador (22) de aceite no alcanza Vmax, lo que aumenta la frecuencia de la operacion de activacion/desactivacion. Ademas, la cantidad de aceite retenido en el separador (22) de aceite puede exceder de Vmax, lo que permite que el aceite en el separador (22) de aceite fluya hacia la tubena de salida (44). En vista de esto, es decir, para abordar tales desventajas, en el presente ejemplo de realizacion, la cantidad de aceite retenida en el separador (22) de aceite se aproxima a Vmax corrigiendo el tiempo de cierre Atc para que corresponda con una variacion de la cantidad de la fuga de aceite.
Espedficamente, cuando la seccion (80) de control cierra la valvula (70) de activacion/desactivacion en un punto de tiempo toff1, la descarga del aceite del separador (22) de aceite termina, acumulando asf gradualmente el aceite en el separador (22) de aceite. Este estado cerrado de la valvula (70) de activacion/desactivacion continua hasta que transcurre el tiempo de cierre Atc preestablecido (Atck). Aqm, donde la cantidad de fugas de aceite en el compresor (32) es una cantidad estandar, por ejemplo, comose muestra en la FIG. 11(A), el nivel de aceite en el separador (22) de aceite esta de acuerdo con el nivel de lfmite superior inmediatamente antes de que se abra la valvula (70) de activacion/desactivacion (punto de tiempo ton1). Es decir, en este caso, el aceite se acumula hasta la cantidad de Vmax en el separador (22) de aceite cuando transcurre el tiempo de cierre Atck.
En el caso segun se muestra en la FIG. 11(A), incluso si el tiempo de cierre Atck+1 de la valvula (70) de activacion/desactivacion que se cierra en el siguiente punto de tiempo toff2 a su apertura en un punto de tiempo ton2 es el mismo que el tiempo de cierre anterior Atck, el aceite se puede acumular hasta la cantidad de retencion de aceite de referencia Vmax en el separador (22) de aceite. Por lo tanto, no se realiza ninguna correccion en el tiempo de cierre siguiente Atck+1.
Espedficamente, una vez que se abre la valvula (70) de activacion/desactivacion en el punto de tiempo ton1, no se cierra hasta el punto de tiempo (punto de tiempo toff2) cuando la magnitud de variacion ATsh del grado de sobrecalentamiento del refrigerante excede de la magnitud de variacion de referencia ATstd, como se muestra en la FIG. 10. El penodo de tiempo transcurrido durante este tiempo se mide y se almacena como un tiempo de apertura Ato en el contador (82) de tiempo de apertura. Al mismo tiempo, la seccion (83) de estimacion del caudal de aceite calcula el caudal de descarga W en este penodo de tiempo (penodo de tiempo de Ato) por la expresion mencionada anteriormente sobre la base de la diferencia de presion AP en el circuito (11) de refrigerante y similares. A continuacion, la seccion (80) de control divide la cantidad de retencion de referencia Vmax entre el caudal de descarga W para calcular un tiempo de apertura (es decir, un tiempo de apertura teorico Atoi) de la valvula (70) de activacion/desactivacion necesario para descargar completamente el aceite de la cantidad de Vmax donde el aceite de la cantidad Vmax es retenido en el separador (22) de aceite. Luego, la seccion (80) de control corrige el tiempo de cierre siguiente Atck+1 despues de que la valvula (70) de activacion/desactivacion se cierra mediante la siguiente expresion.
Atck+1 = Atck x (Atoi/Ato) (3)
Es dedr, la seccion (80) de control multiplica el tiempo de cierre anterior Atck por un valor como factor de correccion obtenido al dividir el tiempo de apertura teorico Atoi entre el tiempo de apertura realmente medido Ato, corrigiendo as ^ el tiempo de cierre siguiente Atck+1.
Aqm, como se muestra en la FIG. 11(A), si el aceite de la cantidad Vmax se acumula en el separador (22) de aceite cuando transcurre el tiempo de cierre inicial Atck, el tiempo de apertura teorico Atoi casi coincide con el tiempo de apertura real Ato. Por consiguiente, en este caso, el factor de correccion se convierte en 1 (= Atoi/Ato). Por lo tanto, no se realiza ninguna correccion en el tiempo de cierre siguiente Atck+1. En consecuencia, a menos que la perdida de aceite vane bruscamente, el aceite puede acumularse en el separador (22) de aceite hasta la cantidad de retencion de aceite de referencia Vmax en el penodo de tiempo del tiempo de cierre siguiente Atck+1.
A continuacion, como se muestra en, por ejemplo, la FIG. 11(B), cuando la cantidad de fugas de aceite en el compresor (32) es menor que la cantidad promedio de fugas de aceite, el nivel de aceite en el separador (22) de aceite es mas bajo que el nivel de lfmite superior inmediatamente antes de que la valvula (70) de activacion/desactivacion sea abierta (punto de tiempo ton1). Es decir, en este caso, la cantidad de aceite retenida en el separador (22) de aceite cuando transcurre el tiempo de cierre Atc es menor que Vmax.
En el caso segun se muestra en la FIG. 11(B), si el tiempo de cierre Atck+1 cuando se cierra la valvula (70) de activacion/desactivacion la siguiente vez se configura para que sea el mismo que el tiempo de cierre anterior Atck, el aceite no se puede acumular hasta la cantidad de retencion de referencia Vmax en el separador (22) de aceite. En vista de esto, la seccion (80) de control corrige la proxima hora de cierre Atck+1 para que sea mas larga que el tiempo de cierre anterior Atck.
Espedficamente, una vez que se abre la valvula (70) de activacion/desactivacion en el punto de tiempo ton1, de manera similar a lo anterior, se mide y almacena el tiempo real de apertura Ato de la valvula (70) de activacion/desactivacion. Al mismo tiempo, la seccion (83) de estimacion del caudal de aceite calcula el caudal de descarga W en este penodo de tiempo (penodo de tiempo de Ato) por la expresion mencionada anteriormente sobre la base de la diferencia de presion AP en el circuito (11) de refrigerante y similares. A continuacion, la seccion (80) de control divide la cantidad de retencion de referencia Vmax entre el caudal de descarga W para calcular un tiempo de apertura (es decir, un tiempo de apertura teorico Atoi) de la valvula (70) de activacion/desactivacion necesario para descargar completamente el aceite en una cantidad Vmax donde el aceite de la cantidad Vmax se acumula en el separador (22) de aceite. Luego, la seccion (80) de control calcula el tiempo de cierre siguiente Atck+1 despues de que se cierre la valvula (70) de activacion/desactivacion mediante la expresion mencionada anteriormente (3) (Atck+1 = Atck x (Atoi/Ato)).
Aqm, como se muestra en la FIG. 11(B), si la cantidad de aceite en el separador (22) de aceite cuando transcurre el tiempo de cierre inicial Atck es menor que Vmax, el tiempo de apertura real Ato es mas corto que el tiempo de apertura teorico Atoi. Por lo tanto, en este caso, el factor de correccion es menor que 1 (Atoi/Ato> 1). Por consiguiente, se realiza la correccion para aumentar el tiempo de cierre siguiente Atck+1. En consecuencia, en el penodo de tiempo del siguiente cierre Atck+1, la cantidad de aceite acumulado en el separador de aceite (22) aumenta para aproximarse a Vmax.
A continuacion, como se muestra en la FIG. 11 (C), por ejemplo, cuando la cantidad de fugas de aceite en el compresor (32) es mayor que la cantidad promedio de fugas de aceite, el nivel de aceite en el separador (22) de aceite es mayor que el nivel de lfmite superior inmediatamente antes que la valvula (70) de activacion/desactivacion se abra (punto de tiempo ton1). Es decir, en este caso, la cantidad de aceite retenido en el separador (22) de aceite cuando transcurre el tiempo de cierre Atc es mayor que Vmax.
En el caso como se muestra en la FIG. 11 (C), si el tiempo de cierre Atck+1 cuando la valvula (70) de activacion/desactivacion se cierra la proxima vez, se establece como el tiempo de cierre anterior Atck, la cantidad de aceite en el separador (22) de aceite supera la cantidad de retencion de referencia Vmax. En vista de esto, la seccion (80) de control corrige el tiempo de cierre siguiente Atck+1 para que sea mas corto que el tiempo de cierre anterior Atck.
Espedficamente, una vez que se abre la valvula (70) de activacion/desactivacion en el punto de tiempo ton1, de manera similar al anterior, se mide y almacena el tiempo real de apertura Ato de la valvula (70) de activacion/desactivacion. Al mismo tiempo, la seccion (83) de estimacion del caudal de aceite calcula el caudal de descarga W en este penodo de tiempo (penodo de tiempo de Ato) por la expresion mencionada anteriormente sobre la base de la diferencia de presion AP en el circuito (11) de refrigerante y similares. A continuacion, la seccion (80) de control divide la cantidad de retencion de referencia Vmax entre el l de descarga W para calcular un tiempo de apertura (es decir, un tiempo de apertura teorico Atoi) de la valvula (70) de activacion/desactivacion necesario para descargar completamente el aceite de una cantidad Vmax donde el aceite de la cantidad Vmax se acumula en el separador (22) de aceite. Luego, la seccion (80) de control calcula el tiempo de cierre siguiente Atck+1 despues de que la valvula (70) de activacion/desactivacion se cierre mediante la expresion anterior (3) (Atck+1 = Atck x (Atoi/Ato)).
Aqm, como se muestra en la FIG. 11 (C), si la cantidad de aceite en el separador (22) de aceite cuando el tiempo de cierre inicial Atck transcurre es mayor que Vmax, el tiempo de apertura real Ato es mayor que el tiempo de apertura teorico Atoi. Por lo tanto, en este caso, el factor de correccion es mayor que 1 (Atoi/Ato <1). Por consiguiente, se realiza la correccion para reducir el tiempo de cierre siguiente Atck+1. En consecuencia, en el penodo de tiempo del tiempo de cierre siguiente Atck+1, la cantidad de aceite acumulado en el separador (22) de aceite disminuye para aproximarse a Vmax.
Como se discutio anteriormente, en el presente ejemplo de realizacion, la operacion de apertura de la valvula (70) de activacion/desactivacion se controla utilizando el temporizador (81) de tiempo de cierre, mientras que al mismo tiempo el tiempo de cierre Atc se corrige de forma adecuada en funcion del tiempo de apertura Ato y del caudal de descarga W. Por consiguiente, en el presente ejemplo de realizacion, la cantidad de aceite en la valvula (70) de activacion/desactivacion puede aproximarse a la cantidad de retencion de aceite de referencia Vmax incluso si la cantidad de fuga de aceite y similares vanan. Esto puede evitar que se abra la valvula (70) de activacion/desactivacion cuando la cantidad de retencion de aceite aun no llegue a Vmax, lo que evita el acortamiento de la vida util mecanica de la valvula (70) de activacion/desactivacion debido a una operacion innecesaria de apertura/cierre de la valvula (70) de activacion/desactivacion. Ademas, se puede evitar una disminucion en la tasa de separacion de aceite del separador (22) de aceite debida a la cantidad de retencion de aceite que excede Vmax, y se puede evitar la salida del aceite a la tubena de salida (44). En consecuencia, se puede aumentar la fiabilidad del acondicionador (10) de aire.
En el presente ejemplo de realizacion, la entrada del refrigerante lfquido desde el separador (22) de aceite a la tubena (43) de alimentacion de aceite se detecta segun el grado de sobrecalentamiento del refrigerante en el lado de succion del compresor (32). Sin embargo, las otras secciones de deteccion de refrigerante descritas en los otros ejemplos de realizacion pueden ser reemplazadas para la deteccion. En tal caso, una correccion similar del tiempo de cierre Atc segun se muestra en la FIG. 11 puede ser realizada.
<Otros Ejemplos de Realizacion>
Los aparatos de refrigeracion de los ejemplos de realizacion anteriores pueden tener las siguientes configuraciones.
Como se muestra en la FIG. 12, la presente invencion se puede aplicar a un aparato (10) de refrigeracion que incluye una pluralidad de compresores (32a, 32b) para realizar un ciclo de refrigeracion por compresion de dos etapas. En el ejemplo mostrado en la FIG. 12, se preve un compresor inferior (32a) cerca del extremo inferior del arbol (35) de accionamiento, y se preve un compresor superior (32b) por encima del compresor inferior (32a). Ademas, en este acondicionador (10) de aire, despues de que el refrigerante a presion baja se succiona al compresor inferior (32a) y se comprime hasta la presion intermedia, se comprime aun mas hasta la presion alta en el compresor superior (32b). El extremo de salida de la tubena (44) de inyeccion de gas esta conectado a una tubena de presion intermedia entre el lado de descarga del compresor inferior (32a) y el compresor superior (32b). Ademas, la tubena (43) de alimentacion de aceite conecta la parte inferior del separador (22) de aceite al lado de succion del compresor inferior (32a). En este ejemplo, tambien, un control similar al del Ejemplo de la Realizacion 1 en la valvula (70) de activacion/desactivacion en la tubena (43) de alimentacion de aceite puede evitar enviar el refrigerante lfquido al lado de succion del compresor inferior (32a). Se observa que la seccion de limitacion de flujo de refrigerante en los ejemplos de realizacion 2 a 4 se puede aplicar al acondicionador (10) de aire, por supuesto, realizando tal ciclo de refrigeracion por compresion de dos etapas.
Ademas, en cada uno de los ejemplos de realizacion anteriores, la valvula (70) de activacion/desactivacion de una valvula de solenoide se utiliza como mecanismo de ajuste de apertura para ajustar la apertura de la tubena (43) de alimentacion de aceite. Sin embargo, se puede usar una valvula de ajuste de caudal (valvula de expansion) capaz de ajustar con precision su apertura como mecanismo de ajuste de apertura. En este caso, cuando la cantidad de aceite en el separador (22) de aceite disminuye, o cuando el nivel de aceite baja, la apertura de la valvula de ajuste de caudal se controla para que se reduzca, o la valvula se cierra completamente. A la inversa, cuando la cantidad de aceite en el separador (22) de aceite aumenta, o cuando el nivel de aceite aumenta, la apertura de la valvula de ajuste de caudal se controla para que aumente, o la valvula se abre completamente
Ademas, la presente invencion se aplica a un aparato de refrigeracion de multiples tipos que incluye una pluralidad de unidades interiores (50a, 50b, 50c) en cada una de los ejemplos de realizacion anteriores, pero puede aplicarse a los aparatos de refrigeracion llamados de tipo par que incluyen una sola unidad interior y una sola unidad exterior. Ademas, se puede usar cualquier otro refrigerante que no sea dioxido de carbono como refrigerante con el que se llena el circuito (11) de refrigerante.
Los ejemplos de realizacion anteriores son simplemente ejemplos preferidos, y no pretenden limitar el alcance de la presente invencion, sus objetos aplicables, ni su uso.
Aplicabilidad industrial
Como se describio anteriormente, la presente invencion es util para aparatos de refrigeracion en los que el aceite se separa del refrigerante que sale de los expansores y se envfa a los lados de succion de los compresores.

Claims (7)

REIVINDICACIONES
1. Un aparato de refrigeracion, que comprende:
un circuito (11) de refrigerante que incluye un compresor (32), un radiador (21), un expansor (33) y un evaporador (51a, 51b, 51c) para realizar un ciclo de refrigeracion, en donde el circuito (11) de refrigerante incluye un separador (22) de aceite configurado para separar el aceite del refrigerante de dos fases gas/lfquido que sale del expansor (33), y una trayectoria (43) de alimentacion de aceite configurada para enviar el aceite separado por el separador (22) de aceite y retenido en una parte inferior del separador (22) de aceite hacia un lado de succion del compresor (32), comprendiendo ademas el aparato de refrigeracion:
una seccion de limitacion de flujo de refrigerante configurada para limitar el flujo de fluido que fluye en la trayectoria (43) de alimentacion de aceite para evitar que el refrigerante lfquido en el separador (22) de aceite sea succionado al compresor (32) a traves de la tubena (43) de alimentacion de aceite,
caracterizado por que
la seccion de limitacion de flujo de refrigerante incluye una seccion de deteccion de refrigerante configurada para detectar la entrada del refrigerante lfquido desde el separador (22) de aceite a la trayectoria (43) de alimentacion de aceite, y un mecanismo (70) de ajuste de apertura configurado para reducir la apertura de la trayectoria (43) de alimentacion de aceite cuando la seccion de deteccion de refrigerante detecta la entrada del refrigerante lfquido.
2. El aparato de la reivindicacion 1, en donde
la seccion de deteccion de refrigerante incluye un mecanismo (70) de reduccion de presion configurado para reducir la presion del fluido que fluye en la trayectoria (43) de alimentacion de aceite y un sensor (73) de temperatura configurado para detectar una temperatura del fluido en un lado de aguas abajo del mecanismo (70) de reduccion de presion, y la seccion de deteccion de refrigerante esta configurada para detectar la entrada del refrigerante lfquido a la trayectoria (43) de alimentacion de aceite sobre la base de una temperatura detectada del sensor (73) de temperatura.
3. El aparato de la reivindicacion 1, en donde
la seccion de deteccion de refrigerante incluye una seccion (74) de calentamiento configurada para calentar el fluido que fluye en la trayectoria (43) de alimentacion de aceite y un sensor (73) de temperatura ) configurado para detectar una temperatura del fluido en un lado aguas abajo de la seccion (74) de calentamiento, y la seccion de deteccion de refrigerante esta configurada para detectar la entrada del refrigerante lfquido a la trayectoria (43) de alimentacion de aceite sobre la base de una temperatura detectada del sensor (73) de temperatura.
4. El aparato de la reivindicacion 3, en donde
la seccion (74) de calentamiento esta configurada por un intercambiador de calor (74) de calentamiento configurado para realizar el intercambio de calor entre el fluido que fluye en la trayectoria (43) de alimentacion de aceite y el refrigerante en un lado de entrada del expansor (33).
5. El aparato de la reivindicacion 3, en donde
la seccion (74) de calentamiento esta configurada por un intercambiador de calor (74) de calentamiento configurado para realizar un intercambio de calor entre el fluido que fluye en la trayectoria (43) de alimentacion de aceite y el refrigerante en un lado de descarga del compresor (32).
6. El aparato de la reivindicacion 3, en donde
el circuito (11) de refrigerante incluye un separador (27) de aceite del lado de presion alta configurado para separar el aceite del refrigerante descargado del compresor (32), y una trayectoria (45) de retorno de aceite configurada para devolver el aceite separado en el separador (27) de aceite del lado de presion alta al lado de succion del compresor (32), y
la seccion (74) de calentamiento esta configurada por un intercambiador de calor (74) de calentamiento configurado para realizar el intercambio de calor entre el fluido que fluye en la trayectoria (43) de alimentacion de aceite y el aceite que fluye en la trayectoria (45) de retorno de aceite.
7. El aparato de la reivindicacion 1, en donde
la seccion de deteccion de refrigerante incluye un mecanismo (70) de reduccion de presion configurado para reducir la presion del fluido que fluye en la trayectoria (43) de alimentacion de aceite, y una seccion (90) de deteccion del grado de sobrecalentamiento configurada para detectar el grado de sobrecalentamiento del refrigerante en un lado de succion del compresor (32), y la seccion de deteccion de refrigerante esta configurada para detectar la entrada del refrigerante Ifquido a la trayectoria (43) de alimentacion de aceite en funcion del grado de sobrecalentamiento del refrigerante detectado por la seccion (90) de deteccion del grado de sobrecalentamiento.
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