ES2860273T3 - Dispositivo de refrigeración que tiene una válvula de corte - Google Patents

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Kousuke SHIOHAMA
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Abstract

Un aparato de refrigeración (90, 90A) que comprende un circuito de refrigerante (80) que incluye una unidad de utilización (20), permitiendo el aparato de refrigeración que un refrigerante circule a través del circuito de refrigerante para realizar un ciclo de refrigeración, en el que la unidad de utilización (20) incluye: un intercambiador de calor (22); un primer conducto de refrigerante (71) y un segundo conducto de refrigerante (72) conectados al intercambiador de calor (22); y una primera válvula de corte (51) y una segunda válvula de corte (52) cuyos grados de abertura son ajustables, estando dispuestas la primera válvula de corte (51) y la segunda válvula de corte (52), respectivamente, en el primer conducto de refrigerante (71) y en el segundo conducto de refrigerante (72), comprendiendo el aparato de refrigeración (90, 90A) además: un detector de fugas de refrigerante (26, 46) configurado para detectar una fuga de refrigerante del circuito de refrigerante (80); una parte de ganancia de presión de refrigerante (27, 47) configurada para alcanzar una presión del refrigerante; y un controlador (25, 45) configurado para ajustar los grados de abertura de la primera válvula de corte (71) y de la segunda válvula de corte (72), en el que el controlador (25, 45) cierra la primera válvula de corte (71) y la segunda válvula de corte (72) cuando el detector de fugas de refrigerante (26, 46) detecta una fuga de refrigerante, caracterizado por que, en un estado de alerta en el que la primera válvula de corte (71) y la segunda válvula de corte (72) están ambas cerradas y el detector de fugas de refrigerante (26, 46) detecta la fuga, el controlador (25, 45) ajusta el grado de abertura de al menos una de entre la primera válvula de corte (71) y la segunda válvula de corte (72) para abrirse cuando la presión del refrigerante sea mayor que un valor umbral predeterminado.

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo de refrigeración que tiene una válvula de corte
Campo técnico
La presente invención se refiere al campo de la refrigeración.
Antecedentes de la técnica
Un refrigerante circula a través de un circuito de refrigerante, el cual es un componente de un aparato de refrigeración, tal como un aire acondicionado, un refrigerador o un suministrador de agua caliente. Algunas sustancias utilizadas como refrigerante son tóxicas para los seres humanos o causan asfixia. Al objeto de minimizar cualquier efecto perjudicial en la salud del usuario debido al refrigerante que se escapa del circuito de refrigerante, lo que se puede instalar es un mecanismo de corte de circuito configurado para cortar parte del circuito de refrigerante, incluida la parte en la que se ha producido la fuga. Por ejemplo, el documento de literatura patente 1 (patente japonesa n° 5517789) describe un aire acondicionado que incluye un mecanismo de corte de circuito que incluye una válvula de expansión y una válvula electromagnética. En el documento de patente de China CN104567158A también se describe un aire acondicionado que incluye un mecanismo de corte.
<Problema técnico>
En un conducto que queda cortado por el mecanismo de corte de circuito, queda contenida una cierta cantidad de refrigerante. Si se detecta erróneamente una fuga de refrigerante y el circuito de refrigerante se calienta por algún factor externo, el refrigerante expandido puede romper el conducto. Una rotura de este tipo del aparato de refrigeración daña directamente al usuario. Además, la rotura obliga inoportunamente al usuario a solicitar un técnico para su reparación.
Un objeto de la presente invención es la provisión de un aparato de refrigeración con un riesgo reducido de rotura, proporcionando de esta forma al usuario seguridad y comodidad.
Compendio de la invención
El objetivo de la presente invención es proporcionar un aparato de refrigeración con válvula de corte y un método para reducir la presión de un refrigerante en un circuito de refrigerante, los cuales mejoran el estado de la técnica indicado con anterioridad. Este objetivo se consigue por medio del aparato de refrigeración y el método según las reivindicaciones adjuntas correspondientes.
<Solución al problema>
Un aparato de refrigeración según un primer aspecto de la presente invención está definido en la reivindicación 1. En esta configuración, el refrigerante contenido entre la primera válvula de corte y la segunda válvula de corte se deja salir, cuando su presión ha aumentado, a través de la válvula de corte cuyo grado de abertura está ajustado para abrirse. Esto limita el riesgo de rotura del aparato de refrigeración debido a que el refrigerante contenido tenga una presión mayor.
Un aparato de refrigeración según un segundo aspecto de la presente invención es el aparato de refrigeración según el primer aspecto, en el que, en el estado de alerta, el controlador aumenta el grado de abertura de al menos una de entre la primera válvula de corte y la segunda válvula de corte a media que la presión del refrigerante se hace mayor.
En esta configuración, el grado de abertura de la válvula de corte se ajusta para que sea mayor a medida que la presión del refrigerante es mayor. Por consiguiente, la parte con fallo queda cortada a la vez que se tiene en cuenta la urgencia de dejar salir el refrigerante contenido.
Un aparato de refrigeración según un tercer aspecto de la presente invención es el aparato de refrigeración según el primer o segundo aspecto, en el que la unidad de utilización incluye además una carcasa que aloja el intercambiador de calor. Al menos una de entre la primera válvula de corte y la segunda válvula de corte está dispuesta fuera de la carcasa.
En esta configuración, al menos una de entre la primera válvula de corte y la segunda válvula de corte está dispuesta fuera de la carcasa. Por lo tanto, se puede reducir el tamaño de la unidad de utilización.
Un aparato de refrigeración según un cuarto aspecto de la presente invención es el aparato de refrigeración según el tercer aspecto, que incluye además una unidad de válvula. Al menos una de entre la primera válvula de corte y la segunda válvula de corte está dispuesta en la unidad de válvula.
En esta configuración, al menos una de entre la primera válvula de corte y la segunda válvula de corte está dispuesta en la unidad de válvula. En consecuencia, al disponer la unidad de válvula en cualquier espacio normalmente vacío, tal como un ático, el espacio se utiliza de forma eficiente.
Un aparato de refrigeración según un quinto aspecto de la presente invención es el aparato de refrigeración según cualquiera de los aspectos primero a cuarto, en el que la parte de ganancia de presión de refrigerante incluye una parte de ganancia de temperatura y una parte de conversión. La parte de ganancia de temperatura está configurada para alcanzar cualquiera de entre una temperatura del refrigerante, una temperatura de una habitación en la que la unidad de utilización está instalada, y una temperatura de la unidad de utilización. La parte de conversión está configurada para convertir la temperatura en presión.
En esta configuración, la parte de ganancia de presión de refrigerante está formada por la parte de ganancia de temperatura y la parte de conversión. En consecuencia, el intercambiador de calor o el conducto no requieren ningún sensor de presión dedicado.
Un método de acuerdo con un sexto aspecto de la presente invención está definido en la reivindicación 6.
En este método, el refrigerante contenido entre la primera válvula de corte y la segunda válvula de corte se deja salir, cuando su presión ha aumentado, a través de la válvula de corte cuyo grado de abertura está ajustado para abrirse. Esto limita el riesgo de rotura del circuito de refrigerante debido a que el refrigerante contenido tenga una presión mayor.
<Efectos ventajosos de la invención>
El aparato de refrigeración según el primer aspecto de la presente invención limita el riesgo de rotura del aparato de refrigeración debido a que el refrigerante contenido tenga una presión mayor.
El aparato de refrigeración según el segundo aspecto de la presente invención corta la parte con fallo a la vez que tiene en cuenta la urgencia de dejar salir el refrigerante contenido.
El aparato de refrigeración según el tercer aspecto de la presente invención reduce el tamaño de la unidad de utilización.
El aparato de refrigeración según el cuarto aspecto de la presente invención consigue un uso eficiente del espacio. El aparato de refrigeración según el quinto aspecto de la presente invención elimina la necesidad de proporcionar un sensor de presión dedicado.
El método de acuerdo con el sexto aspecto de la presente invención limita el riesgo de rotura del circuito de refrigerante debido a que el refrigerante contenido tenga una presión mayor.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 es un diagrama esquemático de un aparato de refrigeración 90 según una primera realización de la presente invención.
La Figura 2 es un diagrama de bloques de una parte de ganancia de presión de refrigerante 27 del aparato de refrigeración 90 según la primera realización de la presente invención.
La Figura 3 es un diagrama de flujo del control del aparato de refrigeración 90.
La Figura 4 es un diagrama esquemático de un aparato de refrigeración 90’ según una variación 1C de la primera realización de la presente invención.
La Figura 5 es un diagrama esquemático de un aparato de refrigeración 90’’ según una variación 1D de la primera realización de la presente invención.
La Figura 6 es un diagrama esquemático de un aparato de refrigeración 90A de una segunda realización de la presente invención.
Descripción de realizaciones
<Primera realización>
(1) Configuración general
La Figura 1 muestra un aparato de refrigeración 90 según una primera realización de la presente invención. El aparato de refrigeración 90 está configurado como un aparato de aire acondicionado. Alternativamente, el aparato de refrigeración 90 se puede implementar como otro aparato, tal como un refrigerador o como un suministrador de agua caliente. El aparato de refrigeración 90 incluye un circuito de refrigerante 80 que lleva a cabo un ciclo de refrigeración por medio de la circulación de un refrigerante. El circuito de refrigerante 80 incluye una unidad de fuente de calor 10, una unidad de utilización 20 y un conducto de conexión 30.
(2) Detalles de configuración
(2-1) Unidad de fuente de calor 10
La unidad de fuente de calor 10 funciona como una fuente de frío o como una fuente de calor, y se instala típicamente en el exterior. La unidad de fuente de calor 10 incluye una carcasa 11, un compresor 12, una válvula de conmutación de cuatro vías 13, un intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 14, un ventilador 15, una válvula de expansión del lado de la fuente de calor 16, una válvula de cierre del lado de líquido 17, una válvula de cierre del lado de gas 18, un controlador 19 y unas conducciones que conectan estos elementos entre sí.
(2-1-1) Carcasa 11
La carcasa 11 aloja los componentes de la unidad de fuente de calor 10.
(2-1-2) Compresor 12
El compresor 12 comprime un refrigerante gas a baja presión para así generar un refrigerante gas a alta presión. El compresor 12 incluye una entrada de succión 12a y una salida de descarga 12b. El refrigerante gas a baja presión se toma a través de la entrada de succión 12a. El refrigerante gas a alta presión se descarga a través de la salida de descarga 12b en la dirección indicada por la flecha D.
(2-1 -3) Válvula de conmutación de cuatro vías 13
La válvula de conmutación de cuatro vías 13 cambia el funcionamiento entre un funcionamiento de enfriamiento y un funcionamiento de calentamiento. Cuando se ejecuta el funcionamiento de enfriamiento, la válvula de conmutación de cuatro vías 13 establece la conexión representada por la línea continua de la Figura 1, por medio de lo cual el refrigerante circula en la dirección indicada por la flecha C. Por otro lado, cuando se ejecuta el funcionamiento de calentamiento, la válvula de conmutación de cuatro vías 13 establece la conexión representada por la línea discontinua de la Figura 1, por lo que el refrigerante circula en la dirección indicada por la flecha H.
(2-1 -4) Intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 14
El intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 14 hace posible que el refrigerante y el aire exterior intercambien calor. El intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 14 se comporta como un radiador de calor en el funcionamiento de enfriamiento, y se comporta como un absorbedor de calor en el funcionamiento de calentamiento. El intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 14 puede incluir un distribuidor de refrigerante 14a. El distribuidor de refrigerante 14a es eficaz para, por ejemplo en el funcionamiento de calentamiento, enviar de forma uniforme un refrigerante bifásico gas-líquido a baja presión a los elementos del intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 14.
(2-1-5) Ventilador 15
El ventilador 15 facilita el intercambio de calor entre el refrigerante y el aire exterior con el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 14.
(2-1 -6) Válvula de expansión del lado de la fuente de calor 16
La válvula de expansión del lado de la fuente de calor 16 es una válvula cuyo grado de abertura es ajustable. El grado de abertura se ajusta eléctricamente, por ejemplo. Según sea necesario, la válvula de expansión del lado de la fuente de calor 16 descomprime el refrigerante o ajusta la cantidad de refrigerante que pasa a través de la válvula de expansión del lado de la fuente de calor 16.
(2-1 -7) Válvula de cierre del lado de líquido 17, válvula de cierre del lado de gas 18
La válvula de cierre del lado de líquido 17 y la válvula de cierre del lado de gas 18 están configuradas para abrir o cerrar el paso del refrigerante. La apertura y el cierre se realizan manualmente, por ejemplo. La válvula de cierre del lado de líquido 17 y la válvula de cierre del lado de gas 18 se cierran, por ejemplo, cuando se instala el aparato de refrigeración 90, al objeto de evitar fugas del refrigerante contenido en la unidad de fuente de calor 10 hacia el exterior. Por otro lado, la válvula de cierre del lado de líquido 17 y la válvula de cierre del lado de gas 18 se abren cuando el aparato de refrigeración 90 está en funcionamiento.
(2-1 -8) Unidad de control 19
El controlador 19 recibe unas señales de salida procedentes de diferentes sensores instalados en la unidad de fuente de calor 10. Los diferentes sensores pueden incluir un sensor de temperatura o un sensor de presión, el cual no se muestra. El controlador 19 acciona el compresor 12, la válvula de conmutación de cuatro vías 13, el ventilador 15, la válvula de expansión del lado de la fuente de calor 16, y otros accionadores que no se muestran.
(2-2) Conducto de conexión 30
El conducto de conexión 30 guía el refrigerante entre la unidad de fuente de calor 10 y la unidad de utilización 20. El conducto de conexión 30 incluye un conducto de conexión de líquido 31 y un conducto de conexión de gas 32. El conducto de conexión de líquido 31 está conectado a la válvula de cierre del lado de líquido 17. El conducto de conexión de gas 32 está conectado a la válvula de cierre del lado de gas 18. El conducto de conexión de líquido 31 guía fundamentalmente un refrigerante líquido o un refrigerante bifásico gas-líquido. El conducto de conexión de gas 32 guía fundamentalmente un refrigerante gas.
(2-3) Unidad de servicio 20
La unidad de utilización 20 está configurada para proporcionar al usuario frío o calor, y se dispone típicamente en el interior. La unidad de utilización 20 que conforma un aire acondicionado ajusta la temperatura de la habitación del usuario soplando aire frío o aire caliente al interior de la habitación. La unidad de utilización 20 incluye una carcasa 21, un intercambiador de calor del lado de utilización 22, un ventilador 23, un mecanismo de corte de circuito 50, una parte de salida de refrigerante 53 y unos conductos 29a a 29d que conectan estos elementos entre sí. La unidad de utilización 20 incluye además un controlador 25, un detector de fugas de refrigerante 26 y una parte de ganancia de presión de refrigerante 27.
(2-3-1) Carcasa 21
La carcasa 21 aloja los componentes de la unidad de utilización 20.
(2-3-2) Intercambiador de calor del lado de servicio 22
El intercambiador de calor del lado de utilización 22 hace posible que el refrigerante y el aire de la habitación intercambien calor. El intercambiador de calor del lado de utilización 22 se comporta como un absorbedor de calor en el funcionamiento de enfriamiento, y se comporta como un radiador de calor en el funcionamiento de calentamiento. El intercambiador de calor del lado de utilización 22 puede incluir un distribuidor de refrigerante 22a. El distribuidor de refrigerante 22a es eficaz para, por ejemplo en el funcionamiento de enfriamiento, enviar de forma uniforme un refrigerante bifásico gas-líquido a baja presión a los elementos del intercambiador de calor del lado de utilización 22.
(2-3-3) Ventilador 23
El ventilador 23 facilita el intercambio de calor entre el refrigerante y el aire de la habitación con el intercambiador de calor del lado de utilización 22. El ventilador 23 sopla el aire que ha intercambiado calor desde la carcasa 21 hasta el interior del espacio de la habitación.
(2-3-4) Detector de fugas de refrigerante 26
El detector de fugas de refrigerante 26 detecta una fuga de refrigerante del circuito de refrigerante 80. El detector de fugas de refrigerante 26 está formado, por ejemplo, por un sensor de concentración de refrigerante. El detector de fugas de refrigerante 26 puede incluir además un circuito de procesamiento de señales para ejecutar un proceso predeterminado sobre las señales de salida procedentes del sensor de concentración de refrigerante, por ejemplo. (2-3-5) Parte de ganancia de presión de refrigerante 27
La parte de ganancia de presión de refrigerante 27 alcanza la presión de refrigerante en una ubicación específica. Tal y como se muestra en la Figura 2, la parte de ganancia de presión de refrigerante 27 incluye una parte de ganancia de temperatura 27a y una parte de conversión 27b. La parte de ganancia de temperatura 27a alcanza cualquier temperatura objetivo, tal como la temperatura del refrigerante, la temperatura de la habitación en la que está instalada la unidad de utilización 20 o la temperatura de la unidad de utilización 20. La parte de conversión 27b convierte la temperatura alcanzada por la parte de ganancia de temperatura 27a en la presión del refrigerante. (2-3-6) Mecanismo de corte de circuito 50
Haciendo referencia de nuevo a la Figura 1, el mecanismo de corte de circuito 50 está configurado para cortar el circuito de refrigerante 80 cuando se detecta una fuga de refrigerante. El mecanismo de corte de circuito 50 incluye una primera válvula de corte 51 y una segunda válvula de corte 52. La primera válvula de corte 51 y la segunda válvula de corte 52 son válvulas cuyos grados de abertura son ajustables. La primera válvula de corte 51 y la segunda válvula de corte 52 son controladas al objeto de que se cierren tras la detección de la fuga de refrigerante. La primera válvula de corte 51 conectada en el lado del conducto de conexión de líquido 31 se puede utilizar para descomprimir el refrigerante.
(2-3-7) Conductos 29a a 29d
El conducto 29a está conectado entre el conducto de conexión de líquido 31 y la primera válvula de corte 51. El conducto 29a puede ser un miembro independiente del conducto de conexión de líquido 31 y estar conectado al conducto de conexión de líquido 31. Alternativamente, el conducto 29a puede estar integrado con el conducto de conexión de líquido 31.
El conducto 29b está conectado entre la primera válvula de corte 51 y el intercambiador de calor del lado de utilización 22. En el caso en el que el intercambiador de calor del lado de utilización 22 incluye el distribuidor de refrigerante 22a, el conducto 29b está conectado al distribuidor de refrigerante 22a.
El conducto 29c está conectado entre el intercambiador de calor del lado de utilización 22 y la segunda válvula de corte 52.
El conducto 29d está conectado entre el conducto de conexión de gas 32 y la segunda válvula de corte 52. El conducto 29d puede ser un miembro independiente del conducto de conexión de gas 32 y estar conectado al conducto de conexión de gas 32. Alternativamente, el conducto 29d puede estar integrado con el conducto de conexión de gas 32.
En la presente memoria, el conducto que está conectado entre la válvula de cierre del lado de líquido 17 y el intercambiador de calor del lado de utilización 22 se denomina “el primer conducto de refrigerante 71”. El conducto que está conectado entre la válvula de cierre del lado de gas 18 y el intercambiador de calor del lado de utilización 22 se denomina “el segundo conducto de refrigerante 72”. El primer conducto de refrigerante 71 incluye el conducto de conexión de líquido 31, el conducto 29a y el conducto 29b. El segundo conducto de refrigerante 72 incluye el conducto de conexión de gas 32, el conducto 29d y el conducto 29c. La primera válvula de corte 51 está dispuesta en el primer conducto de refrigerante 71. La segunda válvula de corte 52 está dispuesta en el segundo conducto de refrigerante 72.
(2-3-8) Unidad de control 25
El controlador 25 recibe unas señales de salida procedentes de diferentes sensores dispuestos en la unidad de utilización 20. Los diferentes sensores incluyen el detector de fugas de refrigerante 26 y la parte de ganancia de presión de refrigerante 27, y pueden incluir además un sensor de temperatura o un sensor de presión, el cual no se muestra. El controlador 25 acciona además el ventilador 23, la primera válvula de corte 51, la segunda válvula de corte 52, y otros accionadores que no se muestran. El controlador 25 se comunica además con el controlador 19 de la unidad de fuente de calor 10 a través de una línea de comunicación que no se muestra.
(3) Funcionamiento básico del ciclo de refrigeración
A continuación, por conveniencia, se proporcionará una descripción del funcionamiento básico del ciclo de refrigeración del aparato de refrigeración 90 basándose en la premisa de que el refrigerante reacciona con un cambio de fase, tal como una concentración o evaporación. En este caso, con tal de que una reacción dé lugar a disipación de calor o a absorción de calor, no es imprescindible un cambio de fase.
(3-1) Funcionamiento de enfriamiento
Haciendo referencia a la Figura 1, la válvula de conmutación de cuatro vías 13 de la unidad de fuente de calor 10 establece la conexión representada por la línea continua. El compresor 12 descarga un refrigerante gas a alta presión en la dirección indicada por la flecha D. A continuación, el refrigerante gas a alta presión pasa a través de la válvula de conmutación de cuatro vías 13 y llega al intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 14, para ser condensado y convertirse en un refrigerante líquido a alta presión. El refrigerante líquido a alta presión llega a la válvula de expansión del lado de la fuente de calor 16, para ser descomprimido y convertirse en un refrigerante bifásico gas-líquido a baja presión. El refrigerante bifásico gas-líquido a baja presión pasa secuencialmente a través de la válvula de cierre del lado de líquido 17, que está abierta, y del conducto de conexión de líquido 31, y entra en la unidad de utilización 20. El refrigerante bifásico gas-líquido a baja presión es descomprimido por la primera válvula de corte 51 según sea necesario. El refrigerante bifásico gas-líquido a baja presión llega al intercambiador de calor del lado de utilización 22, para ser evaporado y convertirse en un refrigerante gas a baja presión. En este caso, en el proceso de conversión en refrigerante gas a baja presión, el refrigerante absorbe calor y proporciona frío al usuario. El refrigerante gas a baja presión pasa secuencialmente a través de la segunda válvula de corte 52, que está abierta por completo, del conducto de conexión de gas 32 y de la válvula de cierre del lado de gas 18, que está abierta, y entra en la unidad de fuente de calor 10. Después de pasar a través de la válvula de conmutación de cuatro vías 13, el refrigerante gas a baja presión se introduce en el compresor 12.
(3-2) Funcionamiento de calentamiento
Haciendo referencia a la Figura 1, la válvula de conmutación de cuatro vías 13 de la unidad de fuente de calor 10 establece la conexión representada por la línea discontinua. El compresor 12 descarga un refrigerante gas a alta presión en la dirección indicada por la flecha D. El refrigerante gas a alta presión pasa a través de la válvula de conmutación de cuatro vías 13, y a continuación pasa secuencialmente a través de la válvula de cierre del lado de gas 18, que está abierta, y del conducto de conexión de gas 32, y entra en la unidad de utilización 20. El refrigerante gas a alta presión pasa a través de la segunda válvula de corte 52, que está abierta por completo, y llega al intercambiador de calor del lado de utilización 22, para ser condensado y convertirse en un refrigerante líquido a alta presión. En el proceso de conversión en el refrigerante líquido a alta presión, el refrigerante proporciona calor al usuario. El refrigerante líquido a alta presión pasa secuencialmente a través de la primera válvula de corte 51, del conducto de conexión de líquido 31 y de la válvula de cierre del lado de líquido 17, que está abierta, y entra en la unidad de fuente de calor 10 para llegar a la válvula de expansión del lado de la fuente de calor 16. El refrigerante líquido a alta presión es descomprimido por la válvula de expansión del lado de la fuente de calor 16, o por la primera válvula de corte 51, o por la válvula de expansión del lado de la fuente de calor 16 y la primera válvula de corte 51, para convertirse en un refrigerante bifásico gas-líquido a baja presión. El refrigerante bifásico gas-líquido a baja presión llega al intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 14, para absorber calor y ser evaporado convirtiéndose de esta forma en un refrigerante gas a baja presión. El refrigerante gas a baja presión se introduce en el compresor 12 a través de la válvula de conmutación 13 de cuatro vías.
(4) Funcionamiento en respuesta a fallos
La Figura 3 es un diagrama de flujo del control en respuesta a un fallo.
En la etapa S1, el detector de fugas de refrigerante 26 comprueba si se detecta una fuga de refrigerante. Cuando el detector de fugas de refrigerante 26 no detecta ninguna fuga de refrigerante (S1: NO), se ejecuta de nuevo la etapa S1. Cuando el detector de fugas de refrigerante 26 detecta una fuga de refrigerante (S1: SÍ), el control avanza a la etapa S2.
En la etapa S2, el controlador 25 cierra la primera válvula de corte 51 y la segunda válvula de corte 52. Por lo tanto, en el circuito de refrigerante 80, la unidad de utilización 20 queda cortada y se detiene el suministro de refrigerante a la unidad de utilización 20. Esto genera el “estado de alerta”, en el que la primera válvula de corte 51 y la segunda válvula de corte 52 están ambas cerradas y el detector de fugas de refrigerante 26 detecta una fuga de refrigerante. Cuando se detecta un error de presión del refrigerante en el estado de alerta, se debe dejar salir el refrigerante. En las etapas S3 a S5, se comprueba si existe un error de presión.
En primer lugar, en las etapas S3 y S4, se alcanza una presión P del refrigerante. Es decir, en la etapa S3, la parte de ganancia de temperatura 27a alcanza una temperatura T objetivo. A continuación, en la etapa S4, la parte de conversión 27b convierte el valor de la temperatura alcanzada T en un valor de la presión P del refrigerante.
En la etapa S5, se determina si existe un error de presión. El controlador 25 compara la presión P alcanzada por la parte de ganancia de presión de refrigerante 27 con un valor umbral Pth predeterminado. Cuando la presión P es igual o menor que el valor umbral Pth (S5: NO), se determina que no existe ningún error de presión y el control vuelve a la etapa S3. Cuando la presión P excede el valor umbral Pth (S5: SÍ), se determina que existe un error de presión, y el control avanza a la etapa S6.
En las etapas S6 a S8, se deja salir el refrigerante.
En la etapa S6, se comprueba el modo de funcionamiento. Cuando el modo de funcionamiento es el funcionamiento de enfriamiento (S6: funcionamiento de enfriamiento), el control avanza a la etapa S7. Cuando el modo de funcionamiento es el funcionamiento de calentamiento (S6: funcionamiento de calentamiento), el control avanza a la etapa S8.
En la etapa S7, se deja salir el refrigerante en el funcionamiento de enfriamiento. El controlador 25 ajusta la segunda válvula de corte 52 para que se abra. Por lo tanto, el refrigerante contenido se deja salir al exterior a través del segundo conducto de refrigerante 72. En el funcionamiento de enfriamiento, el segundo conducto de refrigerante 72 se utiliza para transferir el refrigerante desde la unidad de utilización 20 hacia la unidad de fuente de calor 10 y, en consecuencia, el segundo conducto de refrigerante 72 es adecuado como conducto de paso para dejar salir el refrigerante al exterior. Típicamente, la segunda válvula de corte 52 tiene su grado de abertura ajustado a un grado de abertura de no completamente abierta, por ejemplo, a un grado de abertura pequeño. Esto es para dejar salir gradualmente el refrigerante cuya presión sea anormalmente alta. Alternativamente, la segunda válvula de corte 52 puede tener su grado de abertura ajustado de acuerdo al valor de la presión alcanzada P. En este caso, por ejemplo, a medida que la presión P del refrigerante se hace mayor, el controlador 25 establece un grado de abertura mayor en la segunda válvula de corte 52. El control avanza a continuación a la etapa S9.
En la etapa S8, el refrigerante se deja salir en el funcionamiento de calentamiento. El controlador 25 ajusta la primera válvula de corte 51 para que se abra. Por tanto, el refrigerante contenido se deja salir al exterior a través del primer conducto de refrigerante 71. En el funcionamiento de calentamiento, el primer conducto de refrigerante 71 se utiliza para transferir el refrigerante desde la unidad de utilización 20 hacia la unidad de fuente de calor 10 y, en consecuencia, el primer conducto de refrigerante 71 es adecuado como conducto de paso para dejar salir el refrigerante al exterior. Típicamente, la primera válvula de corte 51 tiene su grado de abertura ajustado a un grado de abertura de no completamente abierta, por ejemplo, a un grado de abertura pequeño. Esto es para dejar salir gradualmente el refrigerante cuya presión sea anormalmente alta. Alternativamente, la primera válvula de corte 51 puede tener su grado de abertura ajustado de acuerdo al valor de la presión alcanzada P. En este caso, por ejemplo, a medida que la presión P del refrigerante se hace mayor, el controlador 25 establece un grado de abertura mayor en la primera válvula de corte 51. El control avanza a continuación a la etapa S9.
Las etapas S9 y S10 son el proceso final. En la etapa S9, se comprueba si el detector de fugas de refrigerante 26 sigue detectando una fuga de refrigerante. Cuando todavía se está detectando una fuga de refrigerante (S9: SÍ), el control vuelve a la etapa 3. Cuando no se detecta ninguna fuga de refrigerante (S9: NO), el control avanza a la etapa S10.
En la etapa S10, tanto la primera válvula de corte 51 como la segunda válvula de corte 52 se vuelven a cerrar. Por tanto, la unidad de utilización 20 con la fuga de refrigerante queda cortada en el circuito de refrigerante 80, y el suministro de refrigerante a la unidad de utilización 20 queda detenido.
(5) Característica
(5-1)
Cuando la presión del refrigerante contenido entre la primera válvula de corte 51 y la segunda válvula de corte 52 ha aumentado, el refrigerante se deja salir a través de la válvula de corte, es decir, a través de la primera válvula de corte 51 o de la segunda válvula de corte 52, la cual tiene su grado de abertura ajustado para abrirse. Esto limita el riesgo de rotura del aparato de refrigeración 90 debido a que el refrigerante contenido tenga una presión mayor. (5-2)
En el estado de alerta, se puede ejecutar un control al objeto de aumentar el grado de abertura de la primera válvula de corte 51 o de la segunda válvula de corte 52 a medida que la presión del refrigerante se haga mayor. En este caso, la parte con fallo se puede cortar a la vez que se tiene en cuenta la urgencia de dejar salir el refrigerante contenido.
(5-3)
La parte de ganancia de presión de refrigerante 27 está formada por la parte de ganancia de temperatura 27a y la parte de conversión 27b. Por consiguiente, el intercambiador de calor del lado de utilización 22 o los conductos 29a a 29d no requieren ningún sensor de presión dedicado.
(6) Variación
Las siguientes son variaciones de la presente realización. Téngase en cuenta que, según sea apropiado, se puede combinar una pluralidad de variaciones.
(6-1) Variación 1A: válvula de corte abierta para dejar salir refrigerante
En la primera realización, cuando se debe dejar salir el refrigerante, en el funcionamiento de enfriamiento, la segunda válvula de corte 52 se ajusta para abrirse (etapa S7); en el funcionamiento de calentamiento, la primera válvula de corte 51 se ajusta para abrirse (etapa S8). Alternativamente, independientemente del modo de funcionamiento, es decir, funcionamiento de enfriamiento y funcionamiento de calentamiento, tanto la primera válvula de corte 51 como la segunda válvula de corte 52 se pueden ajustar para abrirse. Este control proporciona una salida más rápida del refrigerante.
Alternativamente, en el funcionamiento de enfriamiento, la primera válvula de corte 51 se puede ajustar para abrirse; en el funcionamiento de calentamiento, la segunda válvula de corte 52 se puede ajustar para abrirse. Este control deja salir el refrigerante en contra de cualquier restricción en el control debida al estado de diferentes actuadores del aparato de refrigeración.
(6-2) Variación 1B: Configuración del detector de fugas de refrigerante 26
En la primera realización, tal y como se muestra en la Figura 2, el detector de fugas de refrigerante 26 incluye la parte de ganancia de temperatura 27a. Alternativamente, el detector de fugas de refrigerante 26 puede incluir un sensor de presión. En este caso, la presión del refrigerante contenido entre la primera válvula de corte 51 y la segunda válvula de corte 52 es medida directamente por el sensor de presión y enviada al controlador 25.
En esta configuración, la presión del refrigerante es medida directamente por el sensor de presión. Por consiguiente, en virtud de la mejor precisión del valor de presión medido, el momento justo de dejar salir el refrigerante se determina con precisión.
(6-3) Variación 1C: Ubicación de la primera válvula de corte 51 y de la segunda válvula de corte 52 (1)
En la primera realización, la primera válvula de corte 51 y la segunda válvula de corte 52 están dispuestas en la carcasa 21 de la unidad de utilización 20. Alternativamente, la primera válvula de corte 51 y la segunda válvula de corte 52 se pueden disponer fuera de la carcasa 21.
Por ejemplo, en la configuración mostrada en la Figura 4, el circuito de refrigerante 80 incluye además una unidad de válvula 40. La unidad de válvula 40 está dispuesta en el conducto de conexión 30 que conecta la unidad de fuente de calor 10 y la unidad de utilización 20 entre sí. La unidad de válvula 40 incluye una carcasa 41, un controlador 45, un detector de fugas de refrigerante 46 y una parte de ganancia de presión de refrigerante 47. La carcasa 41 aloja la primera válvula de corte 51 y la segunda válvula de corte 52.
El controlador 45 recibe unas señales de salida procedentes de diferentes sensores dispuestos en la unidad de válvula 40. Los diferentes sensores incluyen el detector de fugas de refrigerante 46 y la parte de ganancia de presión de refrigerante 47, y pueden incluir otro sensor de temperatura o sensor de presión que no se muestra. El controlador 45 acciona la primera válvula de corte 51, la segunda válvula de corte 52 y otros actuadores que no se muestran. El controlador 45 se comunica con el controlador 19 de la unidad de fuente de calor 10 y con el controlador 25 de la unidad de utilización 20 a través de una línea de comunicación que no se muestra.
La primera válvula de corte 51 se dispone en el conducto de conexión de líquido 31 que pertenece al primer conducto de refrigerante 71. La segunda válvula de corte 52 se dispone en el conducto de conexión de gas 32 que pertenece al segundo conducto de refrigerante 72. El conducto de paso del refrigerante en la carcasa 41 se puede configurar como un conducto interno que sea un miembro independiente del conducto de conexión 30 y que esté conectado al conducto de conexión 30. Alternativamente, el conducto de paso puede estar integrado con el conducto de conexión 30.
El conducto de paso del refrigerante en la unidad de utilización 20 se configura de forma similar. El conducto 29b que conecta el conducto de conexión de líquido 31 y el intercambiador de calor del lado de utilización 22 entre sí puede ser un miembro independiente del conducto de conexión de líquido 31 y que esté conectado al conducto de conexión de líquido 31. Alternativamente, el conducto 29b puede estar integrado con el conducto de conexión de líquido 31. El conducto 29c que conecta el conducto de conexión de gas 32 y el intercambiador de calor del lado de utilización 22 entre sí puede ser un miembro independiente del conducto de conexión de gas 32 y que esté conectado al conducto de conexión de gas 32. Alternativamente, el conducto 29c puede estar integrado con el conducto de conexión de gas 32.
Cuando uno de entre el detector de fugas de refrigerante 26 de la unidad de utilización 20 y el detector de fugas de refrigerante 46 de la unidad de válvula 40 detecta una fuga de refrigerante, la primera válvula de corte 51 y la segunda válvula de corte 52 llevan a cabo operaciones similares a las de la primera realización.
En esta configuración, la primera válvula de corte 51 y la segunda válvula de corte 52 están dispuestas fuera de la carcasa 21. En consecuencia, se reduce el tamaño de la unidad de utilización 20.
(6-4) Variación 1D: Ubicación de la primera válvula de corte 51 y de la segunda válvula de corte 52 (2)
En la variante 1C de la primera realización, la primera válvula de corte 51 y la segunda válvula de corte 52 están ambas dispuestas fuera de la carcasa 21. Alternativamente, una de entre la primera válvula de corte 51 y la segunda válvula de corte 52 se puede disponer fuera de la carcasa 21.
En la configuración mostrada en la Figura 5, la carcasa 41 de la unidad de válvula 40 aloja la segunda válvula de corte 52. La primera válvula de corte 51 está alojada en la carcasa 21 de la unidad de utilización 20. La primera válvula de corte 51 está montada en el primer conducto de refrigerante 71. La primera la válvula de corte 51 no sólo corta el circuito de refrigerante 80 al detectar una fuga de refrigerante, sino que sirve también para descomprimir el refrigerante.
Cuando uno de entre el detector de fugas de refrigerante 26 de la unidad de utilización 20 y el detector de fugas de refrigerante 46 de la unidad de válvula 40 detecta una fuga de refrigerante, la primera válvula de corte 51 y la segunda válvula de corte 52 llevan a cabo operaciones similares a las de la primera realización.
En esta configuración, la segunda válvula de corte 52 se dispone fuera de la carcasa 21. En consecuencia, se reduce el tamaño de la unidad de utilización 20.
<Segunda realización>
(1) Configuración
La Figura 6 muestra un aparato de refrigeración 90A según una segunda realización de la presente invención. El aparato de refrigeración 90A es diferente de la variación 1D según la primera realización en que incluye una pluralidad de unidades de utilización 20. El circuito de refrigerante 80 incluye una pluralidad de unidades de utilización 20, una unidad de válvula 40A y una unidad de fuente de calor que no se muestra y que está conectada a la unidad de válvula 40A.
Cada una de las unidades de utilización 20 incluye una primera válvula de corte 51. La primera válvula de corte 51 no sólo corta el circuito de refrigerante 80 al detectar una fuga de refrigerante, sino que sirve también para descomprimir el refrigerante.
La unidad de válvula 40A incluye la carcasa 41, el controlador 45, el detector de fugas de refrigerante 46, la parte de ganancia de presión de refrigerante 47, y un mecanismo de conmutación 49. El controlador 45 se comunica además con el controlador 19 de la unidad de fuente de calor 10 y con el controlador 25 de cada unidad de utilización 20 a través de una línea de comunicación que no se muestra. El mecanismo de conmutación 49 está configurado para conmutar la conexión de los conductos entre la unidad de fuente de calor y cada una de las unidades de utilización 20. El funcionamiento del mecanismo de conmutación 49 hace posible que las unidades de utilización 20 ejecuten el funcionamiento de enfriamiento o el funcionamiento de calentamiento de forma independiente entre sí.
Las segundas válvulas de corte 52 correspondientes respectivamente a las unidades de utilización 20 están dispuestas en la carcasa 41 de la unidad de válvula 40A. Cuando el detector de fugas de refrigerante 26 de una de las unidades de utilización 20 detecta una fuga de refrigerante, la primera válvula de corte 51 y la segunda válvula de corte 52 correspondientes a esa unidad de utilización 20 llevan a cabo operaciones tales como el corte del refrigerante y la liberación de la presión, similares a las de la primera realización. Por otro lado, cuando el detector de fugas de refrigerante 46 de la unidad de válvula 40A detecta una fuga de refrigerante, todas las primeras válvulas de corte 51 y las segundas válvulas de corte 52 pueden llevar a cabo operaciones similares a las de la primera realización.
(2) Característica
Las segundas válvulas de corte 52 se disponen en la unidad de válvula 40A. En consecuencia, por ejemplo, al disponer la unidad de válvula 40A en cualquier espacio normalmente vacío, tal como un ático, el espacio se utiliza de forma eficiente.
(3) Variación
Las variaciones de la primera realización se pueden aplicar al aparato de refrigeración 90A según la segunda realización.
Lista de signos de referencia
20: unidad de utilización
21: carcasa
22: intercambiador de calor
23: ventilador
25: controlador
26: detector de fugas de refrigerante
27: parte de ganancia de presión de refrigerante
27a: parte de ganancia de temperatura
27b: parte de conversión
29a a 29d: conducto
30: conducto de conexión
31: conducto de conexión de líquido
32: conducto de conexión de gas
40, 40A: unidad de válvula
41: carcasa
45: controlador
46: detector de fugas de refrigerante
50: mecanismo de corte de circuito
51: primera válvula de corte
52: segunda válvula de corte
53: parte de salida de refrigerante
71: primer conducto de refrigerante
72: segundo conducto de refrigerante
80: circuito de refrigerante
90, 90A: aparato de refrigeración
Lista de citación
Literatura patente
Literatura patente 1: patente japonesa n° 5517789

Claims (6)

REIVINDICACIONES
1. Un aparato de refrigeración (90, 90A) que comprende un circuito de refrigerante (80) que incluye una unidad de utilización (20), permitiendo el aparato de refrigeración que un refrigerante circule a través del circuito de refrigerante para realizar un ciclo de refrigeración, en el que
la unidad de utilización (20) incluye:
un intercambiador de calor (22);
un primer conducto de refrigerante (71) y un segundo conducto de refrigerante (72) conectados al intercambiador de calor (22); y
una primera válvula de corte (51) y una segunda válvula de corte (52) cuyos grados de abertura son ajustables, estando dispuestas la primera válvula de corte (51) y la segunda válvula de corte (52), respectivamente, en el primer conducto de refrigerante (71) y en el segundo conducto de refrigerante (72),
comprendiendo el aparato de refrigeración (90, 90A) además:
un detector de fugas de refrigerante (26, 46) configurado para detectar una fuga de refrigerante del circuito de refrigerante (80);
una parte de ganancia de presión de refrigerante (27, 47) configurada para alcanzar una presión del refrigerante; y un controlador (25, 45) configurado para ajustar los grados de abertura de la primera válvula de corte (71) y de la segunda válvula de corte (72), en el que el controlador (25, 45) cierra la primera válvula de corte (71) y la segunda válvula de corte (72) cuando el detector de fugas de refrigerante (26, 46) detecta una fuga de refrigerante, caracterizado por que, en un estado de alerta en el que la primera válvula de corte (71) y la segunda válvula de corte (72) están ambas cerradas y el detector de fugas de refrigerante (26, 46) detecta la fuga, el controlador (25, 45) ajusta el grado de abertura de al menos una de entre la primera válvula de corte (71) y la segunda válvula de corte (72) para abrirse cuando la presión del refrigerante sea mayor que un valor umbral predeterminado.
2. El aparato de refrigeración (90, 90A) según la reivindicación 1, en el que, en el estado de alerta, el controlador (25, 45) aumenta el grado de abertura de al menos una de entre la primera válvula de corte (71) y la segunda válvula de corte (72) a medida que la presión del refrigerante se hace mayor.
3. El aparato de refrigeración (90, 90A) según la reivindicación 1 o 2, en el que
la unidad de utilización (20) incluye además una carcasa (21) que aloja el intercambiador de calor (22), y al menos una de entre la primera válvula de corte (71) y la segunda válvula de corte (72) está dispuesta fuera de la carcasa (21).
4. El aparato de refrigeración según la reivindicación 3, que comprende además una unidad de válvula (40, 40A), en la que
al menos una de entre la primera válvula de corte (71) y la segunda válvula de corte (72) está dispuesta en la unidad de válvula (40, 40A).
5. El aparato de refrigeración según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que
la parte de ganancia de presión de refrigerante incluye
una parte de ganancia de temperatura (27a) configurada para alcanzar cualquiera de entre una temperatura del refrigerante, una temperatura de una habitación en la que la unidad de utilización está instalada, y una temperatura de la unidad de utilización, y
una parte de conversión (27b) configurada para convertir la temperatura en presión.
6. Un método para reducir la presión de un refrigerante en un circuito de refrigerante que incluye una unidad de utilización (20) y para permitir que el refrigerante circule a través del circuito de refrigerante para realizar un ciclo de refrigeración, en el que
la unidad de utilización incluye:
un intercambiador de calor (22);
un primer conducto de refrigerante (71) y un segundo conducto de refrigerante (72) conectados al intercambiador de calor; y
una primera válvula de corte (51) y una segunda válvula de corte (52) cuyos grados de abertura son ajustables, estando dispuestas la primera válvula de corte y la segunda válvula de corte, respectivamente, en el primer conducto de refrigerante y en el segundo conducto de refrigerante,
comprendiendo el método:
detectar, por medio de un detector de fugas de refrigerante (26, 46), una fuga de refrigerante;
cerrar, por medio de un controlador (25, 45), la primera válvula de corte (71) y la segunda válvula de corte (72), en respuesta a la detección de la fuga por parte del detector de fugas de refrigerante (26, 46);
alcanzar, por medio de una parte de ganancia de presión de refrigerante (27, 47), una presión del refrigerante, estando caracterizado el método por que comprende además, en un estado de alerta en el que la primera válvula de corte (71) y la segunda válvula de corte (72) están ambas cerradas y el detector de fugas de refrigerante (26, 46) detecta la fuga, ajustar, por medio del controlador (25, 45), el grado de abertura de al menos una de entre la primera válvula de corte (71) y la segunda válvula de corte (72) para abrirse cuando la presión del refrigerante sea mayor que un valor umbral predeterminado.
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