PT1293735E - Refrigerant circuit - Google Patents
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Abstract
Description
DESCRIÇÃO CIRCUITO DE REFRIGERAÇÃO Campo da invenção A invenção refere-se ao controle da quantidade de refrigerante que flui num ciclo de refrigeração que utiliza um refrigerante misturado.FIELD OF THE INVENTION The invention relates to controlling the amount of refrigerant flowing in a refrigeration cycle using a mixed refrigerant.
Antecedentes da Invenção A Figura 2 mostra um ciclo de refrigeração tal como descrito no pedido de patente Japonesa publicado n.° 120119/1995, que é um ciclo de refrigeração convencional utilizado para uma bomba de calor e que consiste num compressor, numa válvula de quatro vias, num permutador de calor, numa válvula de expansão, e num acumulador. Na Figura 2, o numeral de referência 101 designa um compressor; 102 designa uma válvula de quatro vias para mudar o fluxo de um refrigerante entre uma operação de refrigeração e uma operação de aquecimento; 103 designa um permutador de calor interior; 104 a 107 designam válvulas de verificação; 108 designa um receptor; 109 designa uma válvula de expansão; 110 designa um permutador de calor exterior; 111 designa um ventilador interior de explosão; e 112 designa um ventilador exterior de explosão.Background of the Invention Figure 2 shows a refrigeration cycle as described in published Japanese Patent Application No. 120119/1995, which is a conventional refrigeration cycle used for a heat pump and consisting of a compressor, a valve of four in a heat exchanger, an expansion valve, and an accumulator. In Figure 2, reference numeral 101 designates a compressor; 102 designates a four-way valve for changing the flow of a refrigerant between a cooling operation and a heating operation; 103 designates an indoor heat exchanger; 104 through 107 designate check valves; 108 designates a receiver; 109 designates an expansion valve; 110 designates an outdoor heat exchanger; 111 designates an internal blower fan; and 112 designates an outdoor blower fan.
Em seguida será descrita a operação do ciclo de refrigeração. 1The operation of the refrigeration cycle will then be described. 1
Durante uma operação de refrigeração, o refrigerante comprimido pelo compressor 101 flui para o permutador de calor exterior 110 por uma válvula de quatro vias 102, e flui sequencialmente através da válvula de verificação 104, do receptor 108, da válvula de expansão 109, da válvula de verificação 107, e do permutador de calor interior 103, e regressa ao compressor 101 por meio da válvula de quatro vias 102.During a refrigeration operation, the refrigerant compressed by the compressor 101 flows to the outdoor heat exchanger 110 through a four-way valve 102, and flows sequentially through the check valve 104, the receiver 108, the expansion valve 109, the valve and the internal heat exchanger 103, and returns to the compressor 101 via the four-way valve 102.
Durante uma operação de aquecimento, o refrigerante comprimido flui para o permutador de calor interior 103 vindo do compressor 101 por meio da válvula de quatro vias 102, e flui sequencialmente através da válvula de verificação 105, do receptor 108, da válvula de expansão 109, da válvula de verificação 106, e do permutador de calor exterior 110, e regressa ao compressor 101 por meio da válvula de quatro vias 102.During a heating operation, the compressed refrigerant flows into the indoor heat exchanger 103 from the compressor 101 via the four way valve 102, and flows sequentially through the check valve 105, the receiver 108, the expansion valve 109, of the check valve 106, and of the outdoor heat exchanger 110, and returns to the compressor 101 via the four-way valve 102.
Aqui, a quantidade de refrigerante requerida pelo circuito refrigerante durante a operação de refrigeração é comparada com a quantidade requerida pelo mesmo durante a operação de aquecimento. O permutador de calor interior 103 é geralmente superior ao permutador de calor exterior 110 em termos de eficiência para a condensação de um refrigerante. Por isso, o volume do conteúdo de uma parte do permutador de calor através do qual o refrigerante flui pode ser reduzido. Uma operação de aquecimento requer uma menor quantidade de refrigerante do que uma operação de refrigeração. 2 0 receptor 108, proporcionado a montante da válvula de expansão 109 numa direcção em que o refrigerante flui, é usado para armazenar um liquido refrigerante, ajustando desse modo uma diferença na quantidade de refrigerante necessária para a operação de refrigeração e a necessária para a operação de aquecimento. A Figura 3 mostra o ciclo de refrigeração do circuito refrigerante mostrado na figura 2 na forma de um diagrama p-h. No diagrama, um intervalo entre "a" e "b" corresponde a um curso de compressão do compressor 101; um intervalo entre "b" e "c" corresponde a um curso de condensação do permutador de calor 103 ou 110; um intervalo entre "c" e "d" corresponde a um curso de expansão da válvula de expansão 109; e um intervalo entre "d" e "a" corresponde a um curso de evaporação do permutador de calor 110 ou 103.Here, the amount of refrigerant required by the refrigerant circuit during the refrigeration operation is compared to the amount required by it during the heating operation. The indoor heat exchanger 103 is generally superior to the outdoor heat exchanger 110 in terms of efficiency for condensing a refrigerant. Therefore, the volume of contents of a portion of the heat exchanger through which the refrigerant flows can be reduced. A heating operation requires a smaller amount of refrigerant than a cooling operation. The receiver 108, provided upstream of the expansion valve 109 in a direction in which the refrigerant flows, is used to store a refrigerant liquid, thereby adjusting a difference in the amount of refrigerant required for the refrigeration operation and that necessary for the operation of heating. Figure 3 shows the cooling cycle of the refrigerant circuit shown in Figure 2 in the form of a p-h diagram. In the diagram, an interval between " a " and " b " corresponds to a compression stroke of the compressor 101; an interval between " b " and " c " corresponds to a condensation stroke of the heat exchanger 103 or 110; an interval between " c " and " d " corresponds to an expansion stroke of the expansion valve 109; and an interval between " d " and " a " corresponds to an evaporation course of the heat exchanger 110 or 103.
Nesta circunstância, o liquido refrigerante e o gás refrigerante estão presentes de um modo misturado no receptor 108 do circuito refrigerante. Assim, tal como indicado pelo ponto "c", mostrado na figura 3, o refrigerante proporcionado no receptor torna-se saturado. Depois de deixar o receptor 108, o refrigerante liquido saturado flui no evaporador por uma conduta liquida, um filtro, uma linha liquida com uma válvula electromagnética, não sendo estas mostradas, e a válvula de expansão 109. Como o refrigerante liquido não é excessivamente refrigerado, é provável que o refrigerante entre num estado de vapor instantâneo em que um liquido refrigerante e o gás refrigerante estão presentes de um 3 modo misturado se a conduta líquida ou semelhante tiverem a resistência suficiente. Quando o refrigerante entra num estado de vapor instantâneo, a quantidade de refrigerante que flui através da válvula de expansão 109 baixa consideravelmente, em resultado do que a potência de refrigeração predeterminada não é conseguida.In this circumstance, the coolant and the refrigerant gas are present in a mixed manner in the receiver 108 of the refrigerant circuit. Thus, as indicated by " c ", shown in Figure 3, the refrigerant provided in the receiver becomes saturated. After leaving the receiver 108, the saturated liquid refrigerant flows in the evaporator through a liquid conduit, a filter, a liquid line with an electromagnetic valve, these being not shown, and the expansion valve 109. As the liquid refrigerant is not excessively refrigerated , it is likely that the refrigerant enters an instantaneous vapor state in which a refrigerant liquid and the refrigerant gas are present in a mixed mode if the liquid conduit or the like has sufficient strength. When the refrigerant enters an instantaneous vapor state, the amount of refrigerant flowing through the expansion valve 109 drops considerably, as a result of which the predetermined cooling power is not achieved.
Como uma solução, existe um método de fornecer uma conduta refrigerante conectada a um porto de tomada de líquido do permutador de calor com um tanque de controlo de quantidade de refrigerante por meio duma conduta de desvio, para desse modo armazenar temporariamente o refrigerante em excesso. A Figura 4 mostra um exemplo de um circuito refrigerante básico disposto noutro arrefecedor convencional de bomba de calor para refrigeração de ar.As a solution, there is a method of providing a refrigerant conduit connected to a liquid outlet port of the heat exchanger with a refrigerant quantity control tank by means of a bypass conduit, to thereby temporarily store the excess refrigerant. Figure 4 shows an example of a basic refrigerant circuit arranged in another conventional air-cooled heat pump cooler.
Na figura, o número de referência 201 designa um compressor; 202 designa uma válvula de quatro vias para comutar o fluxo de um refrigerante entre uma operação de refrigeração e uma operação de aquecimento; 203 designa um permutador de calor de ar lateral; 204 designa uma válvula de expansão; 205 designa um permutador de calor de água lateral; 206 designa um acumulador; e 208 designa um tanque de controlo de quantidade de refrigerante disposto num lado de tomada de líquido da conduta refrigerante através de uma conduta de desvio 207. A operação do circuito refrigerante será descrita a seguir. 4In the figure, reference numeral 201 designates a compressor; 202 designates a four-way valve for switching the flow of a refrigerant between a cooling operation and a heating operation; 203 designates a side air heat exchanger; 204 designates an expansion valve; 205 designates a side water heat exchanger; 206 designates an accumulator; and 208 designates a coolant quantity control tank disposed on a liquid outlet side of the refrigerant conduit through a bypass conduit 207. The operation of the refrigerant circuit will be described below. 4
Durante uma operação de refrigeração, o refrigerante comprimido pelo compressor 201 flui através da válvula de quatro vias 202, do permutador de calor de ar lateral 203, da válvula de expansão 204, e do permutador de calor 205 do lado da água, e retorna então ao compressor 201 enquanto passa através da válvula de quatro vias 202 e do acumulador 206.During a refrigeration operation, the refrigerant compressed by the compressor 201 flows through the four-way valve 202, the lateral air heat exchanger 203, the expansion valve 204, and the water side heat exchanger 205, and then returns to the compressor 201 as it passes through the four-way valve 202 and the accumulator 206.
Durante uma operação de aquecimento, o refrigerante comprimido flui através da válvula de quatro vias 202, e flui sequencialmente através do permutador de calor de água lateral 205, da válvula de expansão 204, do permutador de calor de ar lateral 203, e regressa ao compressor 201 através da válvula de quatro vias 202 e do acumulador 206.During a heating operation, the compressed refrigerant flows through the four way valve 202, and flows sequentially through the side water heat exchanger 205, the expansion valve 204, the side air heat exchanger 203, and returns to the compressor 201 through the four-way valve 202 and the accumulator 206.
Assim, a quantidade de refrigerante requerida pelo circuito refrigerante durante a operação de refrigeração é comparada com a requerida pelo mesmo durante a operação de aquecimento. O permutador de calor de água lateral 205 é geralmente superior ao permutador de calor de ar lateral 203 no que diz respeito à eficácia para condensar um refrigerante . Consequentemente, o volume interno do permutador de calor no lado refrigerante pode ser reduzido. Uma operação de aquecimento requer uma quantidade menor de refrigerante do que uma operação de refrigeração. O refrigerante em excesso flui para e é armazenado no tanque de controlo de quantidade de refrigerante 208 através da conduta de desvio 207. Nesse momento, o tanque de controlo de quantidade de refrigerante 208 é cheio com um liquido refrigerante. 5Thus, the amount of refrigerant required by the refrigerant circuit during the refrigeration operation is compared to that required by it during the heating operation. The sidewall heat exchanger 205 is generally superior to the sidewall heat exchanger 203 with respect to the efficacy to condense a refrigerant. Consequently, the internal volume of the heat exchanger on the refrigerant side can be reduced. A heating operation requires a smaller amount of refrigerant than a cooling operation. The excess refrigerant flows into and is stored in the coolant quantity control tank 208 through the bypass line 207. At that time, the coolant quantity control tank 208 is filled with a coolant. 5
Se a operação for comutada para uma operação de refrigeração após uma operação de aquecimento, a quantidade de refrigerante requerida pelo circuito refrigerante torna-se insuficiente. Por este motivo, o refrigerante armazenado no tanque de controlo de quantidade de refrigerante 208 flui para um circuito refrigerante, compensando assim a insuficiência. Nesse momento, o tanque de controlo de quantidade de refrigerante 208 é cheio apenas com um gás refrigerante.If the operation is switched to a cooling operation after a heating operation, the amount of refrigerant required by the refrigerant circuit becomes insufficient. For this reason, the refrigerant stored in the refrigerant quantity control tank 208 flows into a refrigerant circuit, thereby compensating for the insufficiency. At that time, the refrigerant quantity control tank 208 is filled only with a refrigerant gas.
Especificamente, a quantidade de refrigerante requerida durante uma operação de aquecimento torna-se menor do que a requerida durante uma operação de refrigeração no circuito do refrigerante. Por esse motivo o excesso de refrigerante flui no tanque de controlo de quantidade de refrigerante 208. Inversamente, a quantidade de refrigerante torna-se insuficiente durante a operação de refrigeração, e o refrigerante que flui do tanque de controlo de quantidade de refrigerante 208 compensa a insuficiência. O volume do tanque de controlo de quantidade de refrigerante 208 é determinado pela quantidade de excesso refrigerante que surge durante uma operação de aquecimento.Specifically, the amount of refrigerant required during a heating operation becomes lower than that required during a refrigeration operation in the refrigerant circuit. Therefore, excess refrigerant flows into the coolant quantity control tank 208. Conversely, the amount of refrigerant becomes insufficient during the refrigeration operation, and the refrigerant flowing from the coolant quantity control tank 208 compensates for insufficiency. The volume of the refrigerant quantity control tank 208 is determined by the amount of refrigerant excess arising during a heating operation.
Com o método anterior, quando se usa um refrigerante misturado HFC 407C como refrigerante, em que o HFC 134a, o HFC 32, e o HFC 125 são misturados em proporções predeterminadas, levantam-se os seguintes problemas.With the above method, when a mixed refrigerant HFC 407C is used as the refrigerant, where HFC 134a, HFC 32, and HFC 125 are mixed in predetermined proportions, the following problems arise.
Em primeiro lugar descrever-se-á um caso onde uma operação de aquecimento tenha começado enquanto ainda permanece refrigerante acumulado no acumulador 206.In the first place, a case will be described where a heating operation has begun while refrigerant remaining in the accumulator 206 remains.
Durante as paragens, o liquido refrigerante que se acumula no acumulador 206 adopta uma composição que consiste em grande parte em HFC 134a, que entre os componentes é o mais susceptivel à condensação. O refrigerante que existe no circuito refrigerante exclusivo do acumulador 206 consiste em grande parte em HFC 32 e de HFC 125, que são componentes remanescentes. Quando começa uma operação de aquecimento, o excesso de liquido refrigerante, que flui no tanque de controlo de quantidade de refrigerante 208, assume também uma composição que consiste na sua grande parte de HFC 32 e de HFC 125.During stoppages, the refrigerant liquid accumulating in the accumulator 206 adopts a composition which consists largely of HFC 134a, which among the components is most susceptible to condensation. The refrigerant existing in the exclusive refrigerant circuit of the accumulator 206 consists largely of HFC 32 and HFC 125, which are the remaining components. When a heating operation commences, the excess coolant flowing in the coolant quantity control tank 208 also assumes a composition consisting of its large part of HFC 32 and HFC 125.
Consequentemente, há uma diminuição na quantidade de HFC 32 e de HFC 125 contidos no circuito refrigerante exclusivo do tanque de controlo de quantidade de refrigerante 208. Em comparação, o refrigerante liquido, que contem em grande parte HFC 134a e está acumulado no acumulador 206, flui através do circuito refrigerante enquanto se evapora. Por isso, o refrigerante que se encontra no circuito refrigerante exclusivo do tanque de controlo de quantidade de refrigerante 208 assume uma composição que consiste em grande parte em HFC 134a. Tendo em conta as caracteristicas do refrigerante, o poder de refrigeração tende a diminuir. 7Accordingly, there is a decrease in the amount of HFC 32 and HFC 125 contained in the exclusive refrigerant circuit of the refrigerant quantity control tank 208. In comparison, the liquid refrigerant, which contains in large part HFC 134a and is accumulated in the accumulator 206, flows through the refrigerant circuit while it evaporates. Therefore, the refrigerant in the exclusive refrigerant circuit of the refrigerant quantity control tank 208 assumes a composition consisting largely of HFC 134a. Taking into account the characteristics of the refrigerant, the cooling power tends to decrease. 7
Descrever-se-á a seguir um caso em que uma operação de aquecimento começa quando não existe nenhum refrigerante acumulado no acumulador 206.The following will describe a case where a heating operation begins when there is no refrigerant accumulated in the accumulator 206.
Durante as paragens, o refrigerante que existe no circuito refrigerante assume uma composição padrão. No entanto, quando se inicia uma operação de aquecimento, o HFC 134a, que é susceptivel à condensação, liquefaz-se no permutador de calor de água lateral 205 antes dos restantes componentes; isto é, o HFC 32 e o HFC 125, num estado transiente que aparece durante o arranque. O excesso de liquido refrigerante que flui no tanque de controlo de quantidade de refrigerante 208 tende a conter uma grande quantidade de HFC 134a.During stoppages, the refrigerant in the refrigerant circuit assumes a standard composition. However, when initiating a heating operation, the HFC 134a, which is susceptible to condensation, liquefies in side water heat exchanger 205 before the remaining components; ie HFC 32 and HFC 125, in a transient state that appears during startup. The excess coolant flowing in the coolant quantity control tank 208 tends to contain a large amount of HFC 134a.
Consequentemente, o refrigerante que existe no circuito refrigerante exclusivo do tanque de controlo de quantidade de refrigerante 208 assume uma composição que consiste em grande parte nos restantes componentes; isto é, o HFC 32 e o HFC 125. De acordo com as caracteristicas do refrigerante, o poder de refrigeração tende a aumentar.Accordingly, the refrigerant existing in the refrigerant circuit exclusive of the refrigerant quantity control tank 208 assumes a composition which consists largely of the remaining components; ie HFC 32 and HFC 125. According to the characteristics of the refrigerant, the cooling power tends to increase.
No entanto, uma pressão elevada também tem tendência para aumentar e, por esse motivo, um interruptor de alta pressão, não ilustrado, que é um dispositivo de protecção a ser unido a uma conduta refrigerante interposta entre um porto de saída do compressor 201 e a válvula de quatro vias 202 para evitar a ocorrência de um aumento de elevada pressão, torna-se apto a emitir um aviso ou a parar a operação. 8However, a high pressure also tends to increase and therefore a high pressure switch, not shown, which is a protection device to be connected to a refrigerant conduit interposed between an outlet port of the compressor 201 and four-way valve 202 to prevent the occurrence of a high pressure rise, it is able to issue a warning or stop the operation. 8
Dependendo de uma condição de operação, o gás refrigerante e o liquido refrigerante são armazenados simultaneamente no tanque de controlo de quantidade de refrigerante 208. Nesse momento, o gás refrigerante armazenado no tanque de controlo de quantidade de refrigerante 208 contem HFC 32 e HFC 125, que são susceptiveis à evaporação, numa quantidade maior do que numa composição padrão. Dai ocorrer uma diminuição na quantidade de HFC 32 e de HFC 125 contida no refrigerante que se encontra no circuito refrigerante exclusivo do tanque de controlo de quantidade de refrigerante 208. A composição do refrigerante que se encontra no circuito refrigerante exclusivo do tanque de controlo de quantidade de refrigerante 208 muda de acordo com a quantidade de gás refrigerante armazenada no tanque de controlo de quantidade de refrigerante 208. Em associação com uma diminuição na quantidade do gás refrigerante muda o poder de refrigeração. A patente EP-A-0631095 divulga um circuito refrigerante para controlar a quantidade de refrigerante no circuito. A invenção foi concebida para resolver o problema descrito anteriormente e visa manter a composição de um refrigerante misturado que flui através de um circuito refrigerante numa composição padrão. 9Depending on an operating condition, the refrigerant gas and the refrigerant are stored simultaneously in the refrigerant quantity control tank 208. At that time, the refrigerant gas stored in the refrigerant quantity control tank 208 contains HFC 32 and HFC 125, which are susceptible to evaporation, in an amount greater than in a standard composition. There will be a decrease in the amount of HFC 32 and HFC 125 contained in the refrigerant that is in the exclusive refrigerant circuit of the refrigerant quantity control tank 208. The composition of the refrigerant that is in the refrigerant circuit exclusive to the quantity control tank of refrigerant 208 changes according to the amount of refrigerant gas stored in the refrigerant quantity control tank 208. In combination with a decrease in the amount of refrigerant gas changes the cooling power. EP-A-0631095 discloses a refrigerant circuit for controlling the amount of refrigerant in the circuit. The invention has been devised to solve the problem described above and is intended to maintain the composition of a mixed refrigerant flowing through a refrigerant circuit in a standard composition. 9
Sumário da invenção A invenção proporciona um circuito refrigerante melhorado, em que é feita a conexão, por meio de uma conduta refrigerante, entre um compressor, uma válvula de quatro vias, um primeiro permutador de calor que serve de condensador ou de evaporador, uma válvula de expansão, um segundo permutador de calor que serve de evaporador ou um condensador, e um acumulador. 0 circuito refrigerante compreende uma primeira conduta de desvio conectada a uma conduta refrigerante prevista entre a válvula de expansão e o segundo permutador de calor. Um tanque de controlo de quantidade de refrigerante é conectado à primeira conduta de desvio. Uma segunda conduta de desvio, que é conectada ao tanque de controlo de quantidade de refrigerante numa extremidade é conectada, numa outra extremidade, a uma posição numa conduta refrigerante interposta entre a válvula de expansão e o segundo permutador de calor, e em que a posição está mais próxima da válvula de expansão do que da posição onde a primeira conduta de desvio é unida. Uma válvula de verificação é interposta na segunda conduta de desvio. Assim, a segunda conduta de desvio faz o papel de drenagem do gás do tanque de controlo de quantidade de refrigerante e permite o fluxo suave do refrigerante quando o refrigerante em excesso é armazenado no tanque de controlo de quantidade de refrigerante durante uma operação de aquecimento.SUMMARY OF THE INVENTION The invention provides an improved refrigerant circuit, in which a refrigerant conduit is connected between a compressor, a four-way valve, a first heat exchanger serving as a condenser or an evaporator, a valve a second heat exchanger serving as an evaporator or a condenser, and an accumulator. The refrigerant circuit comprises a first bypass conduit connected to a refrigerant conduit provided between the expansion valve and the second heat exchanger. A refrigerant quantity control tank is connected to the first bypass duct. A second bypass conduit which is connected to the refrigerant quantity control tank at one end is connected at another end to a position in a refrigerant conduit interposed between the expansion valve and the second heat exchanger, and wherein the position is closer to the expansion valve than to the position where the first bypass duct is attached. A check valve is interposed in the second bypass conduit. Thus, the second bypass conduit plays the gas draining role of the refrigerant amount control tank and allows the gentle flow of the refrigerant when the excess refrigerant is stored in the refrigerant amount control tank during a heating operation.
Outros objectivos, caracteristicas e vantagens adicionais da invenção serão mais aparentes a partir da seguinte descrição. 10Further objects, features and advantages of the invention will become more apparent from the following description. 10
Breve descrição dos desenhosBrief description of the drawings
Figura 1 mostra um exemplo de um circuito básico de refrigeração usado num refrigerador de bomba de calor para arrefecimento de ar, que mostra uma primeira forma de realização da presente invenção.Figure 1 shows an example of a basic refrigeration circuit used in a heat pump cooler for air cooling, showing a first embodiment of the present invention.
Figura 2 mostra um exemplo de um ciclo de refrigeração convencional.Figure 2 shows an example of a conventional refrigeration cycle.
Figura 3 mostra um diagrama de p-h do ciclo de refrigeração do circuito refrigerante mostrado na Figura 2.Figure 3 shows a p-h diagram of the cooling cycle refrigerant circuit shown in Figure 2.
Figura 4 mostra um exemplo de um circuito refrigerante básico preparado como um resfriador convencional de bomba de calor para refrigeração de ar.Figure 4 shows an example of a basic refrigerant circuit prepared as a conventional heat pump cooler for air cooling.
Descrição Pormenorizada da Forma de Realização Preferida da Invenção A Figura 1 mostra um exemplo de um circuito refrigerante básico usado num refrigerador de bomba de calor para refrigeração de ar, que mostra uma forma de realização preferencial da presente invenção.Detailed Description of the Preferred Embodiment of the Invention Figure 1 shows an example of a basic refrigerant circuit used in a heat pump cooler for air cooling, which shows a preferred embodiment of the present invention.
Na figura, o numeral de referência 1 designa um compressor; 2 designa uma válvula de quatro vias para comutar o fluxo de um refrigerante entre uma operação de refrigeração e uma operação de aquecimento; 3 designa um 11 permutador de calor do lado do ar; 4 designa uma válvula de expansão; 5 designa um permutador de calor de água lateral; 6 designa um acumulador; 8 designa um tanque de controlo de quantidade de refrigerante preparado através de uma conduta de desvio 7; e 9 designa uma conduta de desvio, a qual tem uma válvula de verificação 10 e que, por sua vez, faz retornar o refrigerante que se acumula no tanque de controlo de quantidade de refrigerante 8 para um circuito refrigerante. Uma conduta, de menor diâmetro do que a conduta de desvio 7, é usada para a conduta de desvio 9. Por exemplo, quando é usada uma conduta que tem um diâmetro exterior de 9,52 milímetros para a conduta de desvio 7, é usada uma conduta com um diâmetro exterior de 6,4 mm para a conduta de desvio 9. O refrigerante misturado não azeotrópico HFC 407C é usado como o refrigerante para o circuito refrigerante. A operação do circuito refrigerante é descrita a seguir.In the figure, reference numeral 1 designates a compressor; 2 designates a four-way valve for switching the flow of a refrigerant between a cooling operation and a heating operation; 3 designates an air-side heat exchanger; 4 designates an expansion valve; 5 designates a side water heat exchanger; 6 designates an accumulator; 8 designates a refrigerant quantity control tank prepared through a bypass duct 7; and 9 designates a bypass conduit which has a check valve 10 and which in turn returns the refrigerant that accumulates in the refrigerant quantity control tank 8 to a refrigerant circuit. A conduit, smaller in diameter than the bypass conduit 7, is used for the bypass conduit 9. For example, when a conduit having an outside diameter of 9.52 mm is used for the bypass conduit 7, it is used a conduit having an outer diameter of 6.4 mm for the bypass conduit 9. The non-azeotropic mixed refrigerant HFC 407C is used as the refrigerant for the refrigerant circuit. The operation of the refrigerant circuit is described below.
No circuito refrigerante mostrado na Figura 1, durante uma operação de aquecimento o excesso de refrigerante flui para o tanque de controlo de quantidade de refrigerante 8 por meio de uma conduta de desvio 7. Durante uma operação de refrigeração o refrigerante que flui para fora do tanque de controlo de quantidade de refrigerante 8 compensa a insuficiência. Nesse momento, o circuito refrigerante é idêntico ao mostrado na Figura 4, que mostra o estado da técnica. 12In the refrigerant circuit shown in Figure 1, during a heating operation the excess refrigerant flows into the refrigerant quantity control tank 8 by means of a bypass duct 7. During a refrigeration operation the refrigerant flowing out of the tank of the amount of refrigerant 8 compensates for the insufficiency. At that time, the refrigerant circuit is identical to that shown in Figure 4, which shows the state of the art. 12
Uma diferença entre os sistemas reside no facto de a parte de refrigerante que se acumula no tanque de controlo de quantidade de refrigerante 8 ser sempre feita voltar ao circuito refrigerante por meio da conduta de desvio 9, que está disposto numa parte superior do tanque de controlo de quantidade de refrigerante 8 e que possui a válvula de verificação 10, pelo facto de se acumular pressão numa posição numa conduta principal do circuito refrigerante à qual a conduta de desvio 9 é unida mesmo sendo mais baixa do que a pressão que se acumula numa posição na conduta principal à qual a conduta de desvio 7 é unida.A difference between the systems resides in that the part of refrigerant that accumulates in the quantity of refrigerant control tank 8 is always returned to the refrigerant circuit by means of the bypass line 9 which is arranged in an upper part of the control tank of quantity of refrigerant 8 and having the check valve 10, in that the pressure builds up in a position in a main conduit of the refrigerant circuit to which the bypass line 9 is connected even though it is lower than the pressure that accumulates in a position in the main conduit to which the bypass duct 7 is attached.
Aqui presume-se que o circuito refrigerante opere enquanto um refrigerante liquido se acumula no acumulador 6. Nesse momento, o refrigerante liquido que se acumula no acumulador 6 assume uma composição que consiste em grande parte em HFC 134a, que entre os componentes é o mais susceptivel à condensação. O refrigerante que existe no circuito refrigerante exclusivo do acumulador 6 consiste em grande parte em HFC 32 e em HFC 125, que são os componentes restantes.It is presumed that the refrigerant circuit operates while a liquid refrigerant accumulates in the accumulator 6. At that time, the liquid refrigerant which accumulates in the accumulator 6 assumes a composition consisting largely of HFC 134a, which among the components is the most susceptible to condensation. The refrigerant existing in the exclusive refrigerant circuit of the accumulator 6 consists largely of HFC 32 and HFC 125, which are the remaining components.
Quando se inicia uma operação de aquecimento, o excesso liquido refrigerante, que flui no tanque de controlo de quantidade de refrigerante 8, assume também uma composição que consiste em grande parte em HFC 32 e em HFC 125. O refrigerante liquido, que consiste em grande parte em HFC 134a e é acumulado no acumulador 206, flui através 13 do circuito refrigerante ao ser evaporado. Deste modo, o refrigerante que existe no circuito refrigerante, exclusivo do tanque de controlo de quantidade de refrigerante 8, assume uma composição que consiste em grande parte em hfc 134a.When a heating operation is initiated, the excess refrigerant liquid flowing in the coolant quantity control tank 8 also assumes a composition consisting largely of HFC 32 and HFC 125. The liquid refrigerant, which consists of large part in HFC 134a and is accumulated in accumulator 206, flows through 13 of the refrigerant circuit upon evaporation. Thus, the refrigerant existing in the refrigerant circuit, exclusive of the refrigerant quantity control tank 8, assumes a composition consisting largely of hfc 134a.
Deste modo, uma parte do refrigerante, que se acumula no tanque de controlo de quantidade de refrigerante 8 e assume uma composição que consiste em grande parte em HFC 32 e em HFC 125, é feita voltar ao circuito refrigerante por meio de uma conduta de desvio 9, que está disposta numa parte superior do tanque de controlo de quantidade de refrigerante 8 e que tem a válvula de verificação 10, através duma diferença entre a pressão que se acumula numa posição numa conduta principal do circuito refrigerante à qual a conduta de desvio 7 está unida e a pressão que se acumula numa posição na conduta principal do circuito refrigerante à qual a conduta de desvio 9 está unida. Por isso, com a passagem do tempo a parte do refrigerante é misturada com um refrigerante que consiste em grande parte em HFC 134a. Quando o circuito refrigerante opera de um modo estável, o refrigerante que flui através do circuito refrigerante retorna a uma composição padrão.Thus, part of the refrigerant, which accumulates in the refrigerant quantity control tank 8 and assumes a composition consisting largely of HFC 32 and HFC 125, is returned to the refrigerant circuit by means of a bypass duct 9 which is disposed in an upper portion of the refrigerant quantity control tank 8 and which has the check valve 10 through a difference between the pressure accumulating in a position in a main conduit of the refrigerant circuit to which the bypass line 7 is connected and the pressure accumulating at a position in the main conduit of the refrigerant circuit to which the bypass line 9 is connected. Therefore, over time the refrigerant part is mixed with a refrigerant consisting largely of HFC 134a. When the refrigerant circuit operates in a stable manner, the refrigerant flowing through the refrigerant circuit returns to a standard composition.
Nesse momento, a quantidade de refrigerante que retorna ao circuito refrigerante através da conduta de desvio 9 é regulada pelo facto de se ter o diâmetro da conduta de desvio 9 menor do que aquele da conduta de desvio 7, efectuando assim um ajuste tal que se pode assegurar uma quantidade constante de refrigerante em 14 excesso no tanque de controlo de quantidade de refrigerante 8 durante uma operação de aquecimento estável.At that time, the amount of refrigerant returning to the refrigerant circuit through the bypass line 9 is regulated by the fact that the diameter of the bypass line 9 is smaller than that of the bypass line 7, thereby effecting such an adjustment that to ensure a constant amount of excess refrigerant in the refrigerant quantity control tank 8 during a stable heating operation.
Em seguida presume-se que o circuito refrigerante cesse de operar quando não existe nenhum refrigerante liquido para se acumular no acumulador 6. Nesse momento, o refrigerante que flui através do circuito refrigerante adopta uma composição padrão.It is then assumed that the refrigerant circuit ceases to operate when there is no liquid refrigerant to accumulate in the accumulator 6. At that time, the refrigerant flowing through the refrigerant circuit adopts a standard composition.
Quando uma operação de aquecimento inicia neste estado, isto é, quando o circuito refrigerante estiver num estado transiente que aparece durante o arranque, o HFC 134a, que é susceptivel à condensação, torna-se liquefeito no permutador de calor de água lateral 5 antes dos restantes componentes; isto é, o HFC 32 e o HFC 125. 0 excesso de liquido refrigerante que flui no tanque de controlo de quantidade de refrigerante 8 tem tendência para conter uma quantidade grande de HFC 134a.When a heating operation starts in this state, i.e., when the refrigerant circuit is in a transient state that appears during start-up, the HFC 134a, which is susceptible to condensation, becomes liquefied in the side water heat exchanger 5 before the other components; ie HFC 32 and HFC 125. Excess refrigerant flowing in the coolant quantity control tank 8 tends to contain a large amount of HFC 134a.
Assim, uma parte do refrigerante, que se acumula no tanque de controlo de quantidade de refrigerante 8, é feita voltar ao circuito refrigerante imediatamente antes da válvula de expansão 4 através da conduta de desvio 9, a qual é disposta numa parte superior do tanque de controlo de quantidade de refrigerante 8 e que tem a válvula de verificação 10 , por meio de uma diferença entre a pressão que se acumula numa posição numa conduta principal do circuito refrigerante à qual a conduta de desvio 7 está unida e a pressão que se acumula numa posição na conduta principal do circuito refrigerante à 15 qual a conduta de desvio 9 está unida. Assim, uma parte do refrigerante que assume uma composição que consiste em grande parte em HFC 134a regressa ao circuito refrigerante e é misturada com o refrigerante que assume uma composição que consiste em grande parte em HFC 32 e em HFC 125. Durante o estado de operação estável, o refrigerante que flui através do circuito refrigerante retorna a uma composição padrão. A conduta de desvio 9 desempenha o papel de drenagem do gás do tanque de controlo de quantidade de refrigerante 8. Quando o excesso de liquido refrigerante é acumulado no tanque de controlo de quantidade de refrigerante 8 durante uma operação de aquecimento, o refrigerante pode fluir de um modo suave para o tanque 8 por meio de uma conduta de desvio 7. Este efeito não é limitado ao refrigerante misturado não-azeotrópico HFC e obtem-se rendimento com um único refrigerante ou com um refrigerante não-azeotrópico. A forma de realização descreveu um refrigerador de bomba de calor que compreende uma diferença evidente na quantidade de refrigerante necessária para a operação de aquecimento e a necessária para a operação de refrigeração. É escusado dizer que a invenção pode também ser aplicada a um outro condicionador de ar que seja capaz de mudar o fluxo de um refrigerante por meio de uma válvula de quatro vias.Thus, part of the refrigerant, which accumulates in the refrigerant quantity control tank 8, is returned to the refrigerant circuit just before the expansion valve 4 through the bypass line 9, which is arranged in an upper portion of the refrigerant tank 8. controlling quantity of refrigerant 8 and having the check valve 10 by means of a difference between the pressure accumulating in a position in a main conduit of the refrigerant circuit to which the bypass line 7 is connected and the pressure accumulating in a position in the main conduit of the refrigerant circuit at which the bypass line 9 is connected. Thus, a part of the refrigerant which assumes a composition consisting largely of HFC 134a is returned to the refrigerant circuit and is mixed with the refrigerant which assumes a composition consisting largely of HFC 32 and HFC 125. During the operating state stable, refrigerant flowing through the refrigerant circuit returns to a standard composition. The bypass conduit 9 plays the gas draining role of the refrigerant quantity control tank 8. When the excess refrigerant liquid is accumulated in the refrigerant quantity control tank 8 during a heating operation, the refrigerant can flow from a smooth mode for the tank 8 by means of a bypass duct 7. This effect is not limited to the non-azeotrope mixed refrigerant HFC and yield is obtained with a single refrigerant or a non-azeotropic refrigerant. The embodiment has described a heat pump cooler which comprises a clear difference in the amount of refrigerant required for the heating operation and that required for the cooling operation. It is needless to say that the invention may also be applied to another air conditioner which is capable of changing the flow of a refrigerant through a four way valve.
As caracteristicas e vantagens da presente invenção podem ser resumidas tal como é apresentado de seguida. 16 A invenção proporciona um circuito refrigerante melhorado, em que a conexão é feita por meio duma conduta refrigerante, entre um compressor 1, uma válvula de quatro vias 2, um primeiro permutador de calor 3 que serve como um condensador ou um evaporador, uma válvula de expansão 4, um segundo permutador de calor 5 que serve como um evaporador ou um condensador, e um acumulador 6. 0 circuito refrigerante compreende uma primeira conduta de desvio 7 conectada a uma conduta refrigerante fornecida entre a válvula de expansão 4 e o segundo permutador de calor 5. Um tanque de controlo de quantidade de refrigerante 8 é conectado à primeira conduta de desvio 7. Uma segunda conduta de desvio 9, que é conectada ao tanque de controlo de quantidade de refrigerante 8 numa extremidade, é conectado, numa outra extremidade, a uma posição numa conduta refrigerante colocada entre a válvula de expansão 4 e o segundo permutador de calor 5, e em que essa posição se encontra mais próxima da válvula de expansão 4 do que de uma posição onde a primeira conduta de desvio 7 está unida. Uma válvula de verificação 10 é colocada entre a segunda conduta de desvio 9. Assim, a segunda conduta de desvio 9 faz o papel de drenagem do gás do tanque de controlo de quantidade de refrigerante 8 e permite o fluxo suave do refrigerante quando o excesso de refrigerante é armazenado no tanque de controlo de quantidade de refrigerante 8 durante uma operação de aquecimento.The features and advantages of the present invention may be summarized as set forth below. The invention provides an improved refrigerant circuit, wherein the connection is made by means of a refrigerant conduit, between a compressor 1, a four-way valve 2, a first heat exchanger 3 which serves as a condenser or an evaporator, a valve a second heat exchanger 5 serving as an evaporator or a condenser, and an accumulator 6. The refrigerant circuit comprises a first bypass conduit 7 connected to a refrigerant conduit provided between the expansion valve 4 and the second exchanger 5. A coolant quantity control tank 8 is connected to the first bypass conduit 7. A second bypass conduit 9, which is connected to the coolant quantity control tank 8 at one end, is connected, at another end , to a position in a refrigerant conduit placed between the expansion valve 4 and the second heat exchanger 5, and where that position is closer that of the expansion valve 4 than from a position where the first bypass duct 7 is attached. A check valve 10 is disposed between the second bypass conduit 9. Thus, the second bypass conduit 9 plays the gas draining role of the refrigerant amount control tank 8 and allows the smooth flow of the refrigerant when the excess of refrigerant is stored in the refrigerant quantity control tank 8 during a heating operation.
Quando se usa um refrigerante misturado, uma parte do liquido que flui no tanque de controlo de quantidade de refrigerante, por meio da segunda conduta de desvio, 17 está sempre em circulação, em que um refrigerante cuja a composição difira de uma composição padrão nos termos de proporções componentes é temporariamente acumulado no tanque de controlo de quantidade de refrigerante. Mesmo quando a composição do refrigerante que se encontra no circuito refrigerante muda, o refrigerante pode ser reconstituído a uma composição padrão durante uma operação normal.When a mixed refrigerant is used, a part of the liquid flowing in the coolant quantity control tank by means of the second bypass line 17 is always in circulation, wherein a refrigerant the composition of which differs from a standard composition in terms of component proportions is temporarily accumulated in the coolant quantity control tank. Even when the refrigerant composition in the refrigerant circuit changes, the refrigerant can be reconstituted to a standard composition during normal operation.
Num outro aspecto, a segunda conduta de desvio tem um diâmetro menor do que a primeira conduta de desvio. Durante uma operação de aquecimento a quantidade do refrigerante acumulada no tanque de controlo de quantidade de refrigerante é feita voltar ao circuito refrigerante do tanque de controlo de quantidade de refrigerante por meio da segunda conduta de desvio. Quando nos encontramos em operação normal, a quantidade de refrigerante que se acumula no tanque de controlo de quantidade de refrigerante pode ser mantida constante.In another aspect, the second bypass conduit has a smaller diameter than the first bypass conduit. During a heating operation the amount of refrigerant accumulated in the refrigerant quantity control tank is returned to the refrigerant circuit of the refrigerant quantity control tank via the second bypass line. When we are in normal operation, the amount of refrigerant that accumulates in the refrigerant quantity control tank can be kept constant.
Lisboa, 19 de Abril de 2007 18Lisbon, April 19, 2007 18
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