PT693663E

PT693663E - Aparelho para deteccao de informacao de controlo para um aparelho de condicionamento de ar frigorifico usando um refrigerante nao azeotropo

Info

Publication number: PT693663E
Application number: PT95304838T
Authority: PT
Inventors: Tomohiko Kasai; Yoshihiro Sumida; Takashi Okazaki; Osamu Morimoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1994-07-21
Filing date: 1995-07-11
Publication date: 2000-09-29
Also published as: DE69532003T2; DE69526979D1; DE69526980D1; EP0854330B1; EP0854329B1; PT853221E; ES2148441T3; EP0693663A2; EP0853222A2; DE69526980T2; DE69526982T2; EP0853222B1; ES2178068T3; DE69527095T2; ES2208995T3; EP0853221B1; EP0853222A3; EP0854331B1; EP0854330A2; EP0854332A3

Description

DESCRIÇÃO "APARELHO PARA DETECÇÃO DE INFORMAÇÃO DE CONTROLO PARA UM APARELHO DE CONDICIONAMENTO DE AR FRIGORÍFICO USANDO UM REFRIGERANTE NÃO AZEÓTROPO" O invento diz respeito a um condicionador de ar de refrigeração usando um refrigerante não azeótropo de um componente de ponto de ebulição elevado e de um componente de ponto de ebulição baixo e incluindo um aparelho para detecção de informação de controlo. Em particular, o invento refere-se a aparelho para detecção de informação de controlo para fazer funcionar de forma eficiente um condicionador de ar de refrigeração com elevada fiabilidade mesmo que a composição do refrigerante em circulação (aqui referida mais adiante como a composição de circulação) tenha mudado para outra diferente daquela com que foi efectuado o enchimento inicial. A Fig. 21 é um diagrama de blocos mostrando a construção de um condicionador de ar de refrigeração convencional usando um refrigerante não azeótropo, ilustrada em, por exemplo, no Pedido de Patente Japonesa não examinada publicada sob o No. 6546/86 (Kokai Sho-61/6546. Na Fig. 21, o número de referência 1 designa um compressor; o numeral 2 designa um condensador; o numeral 3 designa um dispositivo de compressão usando uma válvula de expansão; o numeral 4 designa um evaporador; e o numeral 5 designa um acumulador. Estes elementos são ligados em série com uma tubagem entre eles, e compõem o condicionador de ar de refrigeração como um todo. O condicionador de ar de refrigeração usa um refrigerante não azeótropo composto de um componente de ponto de ebulição elevado e de um componente de ponto de ebulição baixo, como refrigerante do seu ciclo. A seguir, será descrito o seu funcionamento. No condicionador de ar de refrigeração construído tal como foi descrito anteriormente, um gás refrigerante, tendo sido comprimido até um estado de alta temperatura e alta pressão por intermédio do compressor 1, é condensado para ficar no estado líquido por intermédio do condensador 2. O refrigerante liquefeito é descomprimido, por intermédio do dispositivo de compressão 3, para ficar um refrigerante de baixa pressão de duas fases, vapor e líquido, e flui para o interior do evaporador 4. O refrigerante é evaporado pelo evaporador 4 para ser armazenado no acumulador 5. O refrigerante gasoso do acumulador 5 volta ao compressor 1 para ser comprimido de novo e enviado para o condensador 2. Neste aparelho, o acumulador 5 impede o retomo ao compressor 1 de um refrigerante num estado líquido por meio de armazenagem de refrigerantes em excesso, os quais foram produzidos num momento em que a condição de operação ou a condição de carga do condicionador de ar de refrigeração estava numa condição especificada. É sabido que um tal condicionador de ar de refrigeração convencional usando um refrigerante não azeótropo adequado para os seus objectivos como o seu refrigerante tem méritos capazes da obtenção de uma temperatura de evaporação mais baixa ou uma temperatura de condensação mais alta do refrigerante, a qual não pode ser obtida pela utilização de um só refrigerante, e capaz de melhorar a eficiência do seu ciclo. Dado que os refrigerantes tais como o "RI2" ou o "R22" (ambos são códigos da ASHRAE: Sociedade Americana de Engenheiros de Aquecimento, refrigeração e Ar Condicionado), os quais têm sido amplamente usados, causam a destruição da camada de ozono da Terra, o refrigerante não azeótropo é proposto como um substituto.

Dado que o condicionador de ar de refrigeração usando um refrigerante não azeótropo é construído como foi indicado anteriormente, a composição de circulação do refrigerante circulando através do seu ciclo de refrigeração é constante se a condição de operação e a condição de carga do condicionador de ar de refrigeração são constantes e, por esse motivo, o seu ciclo de refrigeração é mais eficiente. Mas, se a condição de operação ou a condição de carga mudou, em particular, se a quantidade de refrigerante armazenado no acumulador 5 mudou, a composição de circulação do refrigerante muda. Consequentemente, o controlo do ciclo de refrigeração de acordo com a composição de circulação do refrigerante mudada, nomeadamente o ajustamento da quantidade do caudal do refrigerante por via do controlo do número de rotações do compressor 1 ou do controlo do grau de abertura da válvula de expansão do dispositivo de descompressão 3, é requerido. Pelo facto de que o condicionador de ar de refrigeração convencional não tem meios para a detecção da composição de circulação do refrigerante, existe o problema de que ele não pode conservar o funcionamento óptimo com alta segurança e fiabilidade, porque ele não consegue detectar a anormalidade da composição de circulação do refrigerante quando a composição de circulação mudou devido à perda do refrigerante durante o funcionamento do ciclo de refrigeração ou devido a um erro operacional no momento da operação de enchimento do refrigerante. O documento EP-A-0586193 descreve um aparelho de detecção de informação de controlo possuindo um sensor de capacitância electrostática para monitorização da composição do refrigerante, e meios para controlar o funcionamento do ciclo de refrigeração em resposta à composição detectada. O documento EP-A-0685692 ( compreendido no estado da técnica de acordo com o Artigo 54(3) EPC) revela uma unidade de computação de composição para computar a composição de um refrigerante não azeótropo baseada nos sinais -4- recebidos sensores de temperatura e de pressão.

Em virtude do antecedente, é um objectivo do presente invento proporcionar um aparelho de detecção de informação de controlo para um condicionador de ar de refrigeração usando um refrigerante não azeótropo, o qual aparelho, composto numa construção simples, pode detectar exactamente a composição de circulação do refrigerante no ciclo de refrigeração do condicionador de ar pela computação de sinais provenientes de um detector de temperatura e de um detector de pressão do aparelho com uma unidade de computação de circulação mesmo que a composição a circulação tenha mudado devido à mudança das condições de operação ou das condições de carga do condicionador de ar, ou mesmo se a composição a circulação mudou devido à perda de refrigerante durante o funcionamento ou devido a um erro operacional no momento da operação de enchimento do refrigerante.

De acordo com o presente invento, é proporcionado um condicionador de ar de refrigeração usando um refrigerante não azeótropo como refrigerante o ciclo; o condicionador de ar tendo um ciclo de refrigeração composto pela ligação de um compressor, de um condensador, de um primeiro dispositivo de descompressão, e de um evaporador para outro evaporador, em série; o condicionador de ar tendo ainda uma tubagem de derivação ligada entre a zona de alta pressão do ciclo, entre a saída do referido compressor e o referido condensador, e a zona de baixa pressão do ciclo, entre o referido evaporador e a entrada do referido compressor, um segundo dispositivo de descompressão estando localizado no interior da referida tubagem de derivação, e meios e arrefecimento para arrefecer o refrigerante não azeótropo fluindo do lado de alta pressão da referida tubagem de derivação para o interior do segundo dispositivo de descompressão; e um aparelho de detecção de informação de controlo compreendendo: -5- um primeiro detector de temperatura para detectar a temperatura do refrigerante no lado de baixa pressão numa saída do segundo dispositivo de descompressão, um detector de pressão para detectar a pressão o refrigerante no lado de baixa pressão na saída do segundo dispositivo de descompressão, e uma unidade de computação de composição para computar a composição do refrigerante circulando através do referido ciclo de refrigeração nos sinais respectivamente detectados pelo referido primeiro detector de temperatura e pelo referido detector de pressão.

Como foi exposto anteriormente, o condicionador de ar de acordo com o presente invento computa a composição do refrigerante circulando através do ciclo e refrigeração do condicionador de ar pelos sinais que foram detectados pelo primeiro detector de temperatura e pelo detector de pressão com a unidade de computação de circulação para detectar exactamente a composição de circulação mesmo que a composição de circulação tenha mudado devido à mudança das condições de operação ou das condições de carga do condicionador de ar, ou mesmo se a composição de circulação mudou devido à perda de refrigerante durante o funcionamento ou devido a um erro operacional no momento da operação de enchimento do refrigerante.

Os objectivos anteriores do presente invento tomar-se-ão mais aparentes a partir da seguinte descrição detalhada quando a mesma é lida em ligação com os desenhos anexos. Deve, contudo, ser entendido expressamente que os desenhos são só para o fim de ilustração e não são entendidos como uma definição dos limites do invento. -6- A Fig. 1 é um diagrama de blocos mostrando a construção de um aparelho de detecção de informação de controlo para um condicionador de ar de refrigeração usando um refrigerante não azeótropo, de acordo com um primeiro modo de realização (modo de realização 1) do presente invento; A Fig. 2 é um diagrama explanatório do presente invento para ilustração do funcionamento da unidade de computação de composição do modo de realização 1 pela utilização de linhas mostrando as relações entre pressões e entalpia; A Fig. 3 é um diagrama explanatório do presente invento para ilustração do funcionamento da unidade de computação de circulação do modo de realização 1 pela utilização de relações entre as temperaturas de um refrigerante não azeótropo e as composições de circulação; A Fig. 4 é um diagrama explanatório do presente invento para ilustração do funcionamento da unidade de computação de circulação do modo de realização 1 pela utilização de relações entre as composições, as temperaturas do líquido saturado, e as pressões de um refrigerante não azeótropo corrente; A Fig. 5 é um diagrama explanatório do presente invento para ilustração do funcionamento da unidade de computação de circulação do modo de realização 1 pela utilização de relações entre as temperaturas de um refrigerante e o seu título; A Fig. 6 é um diagrama de blocos mostrando a construção de um condicionador de ar de refrigeração usando um refrigerante não azeótropo, o qual condicionador de ar de refrigeração está equipado com um aparelho de detecção -7-

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de informação de controlo adequado para ele, de acordo com um segundo modo de realização (modo de realização 2) do presente invento; A Fig. 7 é um diagrama explanatório do presente invento para ilustração do funcionamento da unidade de computação de composição do modo de realização 2 pela utilização de linhas mostrando as relações entre pressões e entalpia; A Fig. 8 é um fluxograma mostrando o funcionamento da unidade de computação de composição do modo de realização 2; A Fig. 9 é um diagrama explanatório do presente invento para ilustração do funcionamento da unidade de computação de circulação do modo de realização 2 pela utilização de relações entre o título, as temperaturas, e as pressões de um refrigerante não azeótropo corrente; A Fig. 10 é um diagrama explanatório do presente invento para ilustração do funcionamento da unidade de computação de circulação do modo de realização 2 pela utilização das temperaturas e do título X de um refrigerante não azeótropo em duas fases, de vapor e de líquido; A Fig. 11 é um diagrama explanatório do presente invento para ilustração do funcionamento da unidade de computação de circulação do modo de realização 2 pela utilização das temperaturas e do título X de um refrigerante não azeótropo em duas fases, de vapor e de líquido e da composição de circulação do refrigerante; A Fig. 12 é um diagrama de blocos mostrando a construção de um condicionador de ar de refrigeração usando um refrigerante não azeótropo, o qual -8- condicionador de ar está equipado com um aparelho de detecção de informação de controlo adequado para ele, de acordo com um terceiro modo de realização (modo de realização 3) do presente invento; A Fig. 13 é um diagrama de blocos mostrando a construção de um condicionador de ar de refrigeração usando um refrigerante não azeótropo, de acordo com um quarto modo de realização (modo de realização 4) do presente invento; A Fig. 14 é um diagrama de blocos mostrando a construção de um aparelho de detecção de informação de controlo para um condicionador de ar de refrigeração usando um refrigerante não azeótropo, de acordo com um quinto modo de realização (modo de realização 5) do presente invento; A Fig. 15 é um diagrama de blocos mostrando a construção de um condicionador de ar de refrigeração usando um refrigerante não azeótropo, o qual condicionador de ar está equipado com um aparelho de detecção de informação de controlo adequado para ele, de acordo com um sexto modo de realização (modo de realização 6) do presente invento; A Fig. 16 é um diagrama de bloco de um condicionador de ar de refrigeração usando um refrigerante não azeótropo, o qual condicionador de ar está equipado com um aparelho de detecção de informação de controlo de acordo com o modo de realização 6; A Fig. 17 é um diagrama explanatório para ilustração do funcionamento da unidade de computação de circulação de um aparelho de detecção de informação de controlo para um condicionador de ar de refrigeração usando um refrigerante não azeótropo de acordo com o modo de realização 6, pela utilização da relação entre as pressões de condensação de um refrigerante -9- não azeótropo e das composições de circulação; A Fig. 18 é um diagrama explanatório para ilustração do funcionamento da unidade de computação de circulação de um aparelho de detecção de informação de controlo para um condicionador de ar de refrigeração usando um refrigerante não azeótropo de acordo com o modo de realização 6, pela utilização da relação entre as pressões de evaporação de um refrigerante não azeótropo e as composições de circulação; A Fig. 19 é um diagrama explanatório para ilustração do funcionamento da unidade de computação de circulação de um aparelho de detecção de informação de controlo para um condicionador de ar de refrigeração usando um refrigerante não azeótropo de acordo com o modo de realização 6, pela utilização da relação entre as temperaturas do líquido saturado e as pressões de um refrigerante não azeótropo e as composições de circulação; A Fig. 20 é um diagrama explanatório para ilustração do funcionamento da unidade de computação de circulação de um aparelho de detecção de informação de controlo para um condicionador de ar de refrigeração usando um refrigerante não azeótropo de acordo com o modo de realização 6, pela utilização da relação entre as temperaturas do vapor saturado e as pressões de um refrigerante não azeótropo e as composições de circulação; e A Fig. 21 é um diagrama de blocos mostrando a construção de um condicionador de ar de refrigeração convencional usando um refrigerante não azeótropo.

Os modos de realização anteriormente referidos do presente invento serão agora escritos em detalhe com referência aos desenhos anexos. MODO DE REALIZAÇÃO 1 A Fig. 1 é um diagrama de bloco mostrando a construção de um aparelho de detecção de informação de controlo para um condicionador de ar de refrigeração usando um refrigerante não azeótropo, de acordo com um primeiro modo de realização do presente invento. Na Fig. 1, o número de referência 1 designa um compressor; o numeral 2 designa um condensador; o numeral 3 designa um dispositivo de compressão usando, por exemplo, um tubo capilar; o numeral 4 designa um evaporador; e o numeral 5 designa um acumulador. Estes elementos são ligados em série com uma tubagem entre eles, e compõem um ciclo de refrigeração. Por exemplo, um refrigerante não azeótropo composto de um componente de alto ponto de evaporação "RI34a" e de um componente de baixo ponto de evaporação "R32" é introduzido no ciclo de refrigeração. 0 número de referência 61 designa uma tubagem de derivação para ligação do tubo de descarga com o tubo de aspiração de um compressor 1; um segundo dispositivo de compressão 62 composto de um tubo capilar ou outro elemento equivalente é montado numa posição intermédia da tubagem de derivação 61.0 número de referência 63 designa um permutador de calor do tipo de tubo duplo como meio de arrefecimento para arrefecimento de um refrigerante não azeótropo fluindo para o interior do segundo dispositivo de compressão 62 do lado de alta pressão da tubagem de derivação 61; o permutador de calor 63 troca o calor com o lado de baixa pressão da tubagem de derivação 61. Na saída do segundo dispositivo de compressão 62 são montados um primeiro detector de temperatura 11 para detecção da temperatura do refrigerante e um primeiro detector de pressão 12 para detecção da pressão do refrigerante. O número de referência 20 designa uma unidade de computação de composição, na qual os sinais detectados pelo primeiro detector de temperatura 11 e pelo primeiro - 11 - detector de pressão 12 são introduzidos. A unidade de computação de composição 20 tem a função de computar a composição de circulação do refrigerante não azeótropo no ciclo de refrigeração do condicionador de ar com base nas temperaturas e pressões à saída do segundo dispositivo de compressão 62, as quais temperaturas e pressões são detectadas, respectivamente, pelo primeiro detector de temperatura 11 e pelo primeiro detector de pressão 12. Estes elementos, primeiro detector de temperatura 11, primeiro detector de pressão 12, e unidade de computação de composição compreendem um aparelho de detecção de informação de controlo do modo de realização.

Em seguida será descrito o seu funcionamento. O gás refrigerante, a elevada temperatura e alta pressão tendo sido comprimido por intermédio do compressor 1 é condensado por meio do condensador 2 ficando em fase líquida, e o refrigerante liquefeito é descomprimido por meio do dispositivo de compressão 3 para ficar como um refrigerante de duas fases, vapor e líquido, tendo uma pressão baixa, o qual refrigerante flui para o interior do evaporador 4. O refrigerante é evaporado por meio do evaporador 4 e volta ao compressor 1 através do acumulador 5.

Depois, o refrigerante é de novo comprimido pelo compressor 1 e enviado para o interior do condensador 2. Os refrigerantes em excesso, os quais são produzidos no momento em que as condições de operação e as condições de carga do condicionador de ar estão numa condição especificada, são armazenados no acumulador 5. Os refrigerantes no acumulador 5 são separados em refrigerantes de fase líquida ricos em componentes com elevado ponto de evaporação e refrigerantes na fase de vapor ricos em componentes com baixo ponto de evaporação; os refrigerantes em fase líquida são armazenados no acumulador 5. Quando os refrigerantes líquidos existem no acumulador 5, a

composição do refrigerante que circula através do ciclo de refrigeração mostra uma tendência para se tomar rica em componentes com baixo ponto de evaporação (ou os componentes de circulação aumentam).

Uma parte dos refrigerantes de vapor de alta pressão descarregados pelo compressor 1 fluem para o interior da tubagem de derivação 61 para efectuar a troca de calor com os refrigerantes de baixa pressão na região anular do permutador de calor do tipo tubo duplo 63 para serem condensados para a fase líquida. O refrigerante líquido é descomprimido por intermédio do segundo dispositivo de descompressão 62 para fluir para o tubo interno do permutador de calor do tipo tubo duplo 63 no estado de um refrigerante de baixa pressão para efectuar a troca de calor com o refrigerante de alta pressão na região anular e ser evaporado. O refrigerante no estado de vapor de báixa pressão flui para o interior do tubo de aspiração do compressor 1. A Fig. 2 mostra as mudanças de estado do refrigerante na tubagem de derivação 61 com um diagrama mostrando a relações entre as pressões e a entalpia. Na Fig. 2, o ponto "A" designa o estado do refrigerante não azeótropo na entrada do lado de alta pressão do permutador de calor do tipo tubo duplo 63; o ponto "B" designa o estado do refrigerante na saída do lado de alta pressão do permutador de calor 63 ou na entrada do segundo dispositivo de compressão 62;o ponto "C" designa o estado do refrigerante na entrada do lado de baixa pressão do permutador de calor 63 ou na saída do dispositivo de compressão 62; e o ponto "D" designa o estado do refrigerante na entrada do lado de baixa pressão do permutador de calor 63.

Devido ao permutador de calor 63 ser concebido para trocar calor suficientemente entre o lado de alta pressão do refrigerante e o lado de baixa pressão do refrigerante, e porque a linha isotérmica é quase perpendicular na área da fase líquida tal como é mostrado com a linha interrompida alternadamente a traços longos e curtos na Fig. 2, a temperatura do refrigerante à saída do lado de alta pressão do permutador de calor 63 representada pelo ponto "B" é arrefecida para perto da temperatura do refrigerante à entrada do lado de baixa pressão do permutador de calor 63 representado pelo ponto "C". Além do mais, porque o refrigerante que passa através do segundo dispositivo de compressão 62 se expande no estado de iso-entalpia. quase todo o refrigerante na entrada do lado de baixa pressão do permutador de calor 63 representado pelo ponto "B" se converte em líquido saturado a baixa pressão.

Em seguida, o funcionamento da unidade de computação de composição 20 será descrita em ligação com o diagrama de equilíbrio vapor-líquido da Fig. 3. A unidade 20 toma nesse ponto a temperatura TI e a pressão PI do refrigerante num estado de líquido saturado a baixa pressão à saída do segundo dispositivo de compressão 62 com o primeiro detector de temperatura 11 e com o primeiro detector de pressão 12. A temperatura do líquido saturado do refrigerante não azeótropo à pressão PI varia de acordo com a composição de circulação no ciclo de refrigeração ou com a composição de circulação na tubagem de derivação 61, tal como é mostrado na Fig. 3. A composição de circulação é representada pela razão em peso dos componentes de baixa pressão do refrigerante não azeótropo. Em consequência, a composição de circulação α no ciclo de refrigeração pode ser detectada a partir da temperatura TI e da pressão PI detectadas por intermédio do primeiro detector de temperatura 11 e do primeiro detector de pressão 12, respectivamente, por meio das relações mostradas na Fig. 3. A Fig. 4 é um diagrama mostrando as relações entre as temperaturas do líquido saturado Tl, as pressões Pl, e as composições de circulação α obtidas a partir do diagrama de equilíbrio vapor-líquido do refrigerante não azeótropo mostrado na Fig. 3. Pela memorização prévia destas relações na unidade de computação de composição 20, a composição de circulação α pode ser computada com a temperatura Tl e a pressão Pl. As relações mostradas na Fig. 4 podem ser expressas, por exemplo, pela seguinte fórmula. α= (a*T12+b*Tl+c)x(d*P12+e*Pl+f) em que a, b, c, d, e, e f respectivamente designam uma constante. A unidade de computação de composição 20 computa a composição de circulação α por meio da fórmula anteriormente mencionada. O método de detecção da composição de circulação refere-se ao refrigerante no estado de líquido saturado à entrada do lado de baixa pressão do permutador de calor 63, mas a precisão da detecção da composição de circulação é completamente assegurada mesmo que o refrigerante à entrada não atinja o estado de líquido saturado mas se apresente num estado a duas fases, vapor e líquido, devido à troca insuficiente de calor no permutador de calor 63. Este facto verifica-se porque as mudanças das temperaturas de equilíbrio do refrigerante não azeótropo composto de, por exemplo, "R32" e "R134a” para mudar o título no estado a duas fases, vapor e líquido são pequenas tal como é mostrado na Fig. 5. A Fig. 5 é um diagrama mostrando as mudanças das temperaturas de equilíbrio em relação ao título X num estado a duas fases, vapor e líquido, do refrigerante não azeótropo tendo sido feito pela mistura de "R32" e "RI 34a" à pressão de 500 kPa em relações ponderais de 25% e 75% respectivamente. Tal como para o "R32" e "RI 34a", a diferença entre a temperatura do líquido saturado (a temperatura com X=0) e a temperatura do vapor saturado (a temperatura com X=l) é um valor pequeno de cerca de 6o C, e a diferença entre a temperatura de equilíbrio a 0,1 de X e a temperatura do líquido saturado é, consequentemente, um valor pequeno de cerca de 0,8° C. Por esse motivo, mesmo que o refrigerante à entrada do lado de baixa pressão do permutador de calor 63 esteja num estado a duas fases, vapor e líquido, cujo título X é cerca de 0,1, a diferença entre a temperatura do refrigerante no estado a duas fases e a temperatura do refrigerante no estado de líquido saturado é muito pequena no método de detecção da composição de circulação do presente modo de realização e, consequentemente, a precisão de detecção da composição de circulação é praticamente suficientemente assegurada. O presente modo de realização utiliza o permutador de calor do tipo tubo duplo 63 para trocar o calor com o refrigerante no lado de baixa pressão como um meio de arrefecimento para o refrigerante no lado de alta pressão, mas podem ser obtidos efeitos similares estabelecendo o contacto entre o tubo no lado de alta pressão e o tubo no lado de baixa pressão. O refrigerante misturado, o qual é um sistema de dois componentes no presente modo de realização, pode ser um sistema multi-componente tal como seja um sistema tri-componente para a obtenção de efeitos similares. MODO DE REALIZAÇÃO 2 A Fig. 6 é um diagrama de blocos mostrando a construção de um condicionador de ar de refrigeração usando um refrigerante não azeótropo, o qual condicionador de ar está equipado com um aparelho para detecção de informação de controlo adequado para ele, de acordo com um segundo modo de realização do presente invento. O modo de realização usa um segundo dispositivo de descompressão 120 usando uma válvula de expansão eléctrica. A entrada do dispositivo de descompressão 120 está montado um segundo detector de temperatura 13 para detecção da temperatura do refrigerante nesse lugar. A unidade de computação de composição 20 tem a função de computar o título do refrigerante à saída do dispositivo de descompressão 120 e a composição de circulação do refrigerante não azeótropo no ciclo de refrigeração com base nas - 16-

temperaturas e pressões respectivamente detectadas pelo primeiro detector de temperatura 11, pelo primeiro detector de pressão 12, e pelo segundo detector de temperatura 13. O número de referência 21 designa a unidade de controlo para o dispositivo de descompressão 120, a qual unidade 21 tem a função de controlar o grau de abertura da válvula de expansão eléctrica baseada na temperatura à saída do dispositivo de descompressão 120 detectada pelo primeiro detector de temperatura 11 e a temperatura à saída no lado de baixa pressão do permutador de calor do tipo tubo duplo 63 detectada pelo segundo detector de temperatura 13.

Em seguida, será descrito o seu funcionamento. A parte do

refrigerante no estado de vapor a alta pressão tendo sido descarregado do compressor 1, flui para o interior da tubagem de derivação 61 para efectuar a troca de calor com os refrigerantes a baixa pressão na parte anular do permutador de calor 63 para ser condensado para a fase líquida. O refrigerante líquido é descomprimido por intermédio do dispositivo de descompressão 120 para fluir para dentro do tubo interior do permutador de calor 63 no estado de refrigerante a baixa pressão a duas fases, vapor e líquido, o título do qual é X. Depois, o refrigerante de duas fases efectua a troca de calor com o refrigerante a alta pressão na parte anular para ser evaporado. O refrigerante no estado de vapor a baixa pressão flui para o interior do tubo de aspiração do compressor 1. A Fig. 7 mostra as mudanças de estado do refrigerante na tubagem de derivação 61 com um diagrama mostrando as relações entre pressões e entalpia. Na Fig. 7, o ponto "A" designa o estado do refrigerante à entrada do lado de alta pressão do permutador de calor 63; o ponto "B" designa o estado do refrigerante à saída do lado de alta pressão do permutador de calor 63 ou à entrada do segundo dispositivo de descompressão 62; o ponto "C" designa o estado do refrigerante à entrada do lado de baixa pressão do permutador de calor 63, ou à saída do segundo dispositivo de descompressão 62; e o ponto "D" designa o estado do refrigerante à saída do lado de baixa pressão do permutador de calor 63. O -17- permutador de calor 63 é concebido para efectuar a troca de calor suficientemente entre o refrigerante de alta pressão e o refrigerante de baixa pressão, e concebido de modo que os refrigerantes, representados pelo ponto "B", à saída do lado de alta pressão do permutador de calor do tipo tubo duplo 63, ou à entrada do dispositivo de descompressão 120, ficam num estado super arrefecido.

Em seguida, o funcionamento da unidade de computação de composição 20 será descrito em ligação com o fluxograma mostrado na Fig. 8. Quando a unidade 20 começa a operar, a unidade 20 toma nesse ponto a temperatura TI e a pressão PI do refrigerante à saída do dispositivo de descompressão 120, e a temperatura T2 do refrigerante à entrada do dispositivo de descompressão 120, as quais temperaturas TI e T2 e a pressão PI são respectivamente detectadas pelo primeiro detector de temperatura 11, pelo segundo detector de temperatura 13, e pelo primeiro detector de pressão 12, na ETAPA ST1. Então, a composição de circulação <x no ciclo de refrigeração é assumida como tendo um certo valor na ETAPA ST2, e o título do refrigerante X à saída do dispositivo de descompressão 120 é calculado com base no valor assumido α da composição de circulação, da temperatura T2 à entrada do dispositivo de descompressão 120, e da pressão PI à saída do dispositivo de descompressão 120 na ETAPA ST3. Por outras palavras, porque o refrigerante passando através do dispositivo de descompressão 120 se expande no estado de iso-entalpia, as relações mostradas na Fig. 9 existem na temperatura T2 à entrada do dispositivo de descompressão 120, na pressão P2 à saída do dispositivo de descompressão 120, e no título X. Em conformidade, se as relações mencionadas mais adiante têm sido memorizadas na unidade de composição de computação 20 em antecipação tal como pela fórmula relacional seguinte (1), o título do refrigerante à saída do dispositivo de descompressão 120 pode ser computado com base na temperatura T2, na pressão Pl, e no valor assumido da composição de circulação a, pela utilização da fórmula (1). - 18- X=fl (Τ2,Ρ1,α) ······ (1)

Além do mais, na ETAPA ST4, a composição de circulação a' é calculada a partir da temperatura Tl, da pressão PI do refrigerante à saída do dispositivo de descompressão 120, e do título X obtido na ETAPA ST3. Nomeadamente, a temperatura do refrigerante não azeótropo no estado de duas fases, vapor e líquido, varia de acordo com a composição de circulação no ciclo de refrigeração, ou com a composição de circulação fluindo através da tubagem de derivação 11, tal como é mostrado na Fig. 10. Em conformidade, a composição de circulação a' no ciclo de refrigeração pode ser calculada com base na temperatura Tl, na pressão PI à saída do dispositivo de descompressão 120, e no título X pela utilização da fórmula (2).usando a característica mostrada na Fig. 10. A Fig. 11 mostra as relações da composição de circulação α com a temperatura Tl, com a pressão PI à saída do dispositivo de descompressão 120, e com o título, a partir das relações mostradas na Fig. 10. Em conformidade, por via da memorização das relações mostradas na fig. 11 na unidade de computação de composição 20 tal como pela fórmula (2) mostrada em antecipação, a composição de circulação a' pode ser calculada com base na temperatura T2, na pressão PI à saída do dispositivo de descompressão 120, e no título por meio da utilização da fórmula (2). oc-f2 (Tl, Pl, X) ······ (2)

Na ETAPA ST5, a composição de circulação a' e a composição de circulação a que foram assumidas previamente, são comparadas. Se são ambas iguais, a composição de circulação é obtida como a de a. Se não são iguais, a composição de circulação α é reassumida na ETAPA ST6. Então, a unidade de computação de composição 20 volta de novo à ETAPA ST3 para computar os cálculos anteriormente mencionados e continuar esses cálculos até que a composição de circulação a' e a composição de circulação α concordem uma com a outra.

Em seguida, será descrito o funcionamento da unidade de controlo 21. A unidade 21 controla o grau de abertura da válvula de expansão eléctrica do dispositivo de descompressão 120 de tal modo que o refrigerante à saída do lado de alta pressão do permutador de calor 63 fica seguramente num estado super arrefecido. Por outras palavras, a unidade 21 toma nesse ponto a temperatura TI à saída do dispositivo de descompressão 120 detectada pelo primeiro detector de temperatura 11 e a temperatura T2 à entrada do dispositivo de descompressão 120 detectada pelo segundo detector de temperatura 13, e computa a diferença entre elas (ou T2-T1). A unidade 21 computa ainda um valor modificador do grau de abertura da válvula de expansão eléctrica do dispositivo de descompressão 120 com um controlo de realimentação tal como o controlo PID de tal modo que a diferença de temperatura toma um valor prescrito (por exemplo 10° C) e menos, para emitir uma ordem do grau de abertura para o dispositivo de descompressão 120. Em consequência, o refrigerante à saída do lado de alta pressão do permutador de calor 63 fica seguramente num estado super arrefecido, o que toma possível minimizar a quantidade de caudal do refrigerante fluindo através da tubagem de derivação 61 para minimizar as perdas energéticas do ciclo de refrigeração.

Dado que a unidade de computação de composição 20 do presente modo de realização computa a composição de circulação através do cálculo do título do refrigerante à saída do dispositivo de descompressão 120, a composição de circulação pode ser seguramente detectada mesmo que o estado de operação do ciclo de refrigeração tenha mudado para mudar a quantidade de calor trocado por intermédio do permutador 63. E também, dado que a quantidade do fluxo do

refrigerante fluindo através da tubagem de derivação 61 é controlada pelo dispositivo de descompressão 120 de modo que o refrigerante à saída do lado de alta pressão do permutador de calor 63 fica seguramente num estado super arrefecido, a composição de circulação é seguramente detectada, e a quantidade do fluxo do refrigerante fluindo através da tubagem de derivação 61 é minimizada para permitir que as perdas de energia do ciclo de refrigeração se reduzam a um mínimo. MODO DE REALIZAÇÃO 3 A Fig. 12 é um diagrama de blocos mostrando a construção de um condicionador de ar de refrigeração usando um refrigerante não azeótropo, o qual condicionador de ar está equipado com um aparelho para detecção de informação de controlo adequado para ele, de acordo com um terceiro modo de realização do presente invento. Na Fig. 12, é mostrado o condicionador de ar de refrigeração do tipo bomba de calor, o qual pode aquecer e arrefecer o ar por comutação de uma válvula do tipo de quatro vias 31. O número de referência 32 designa um permutado de calor concebido para operar no exterior que opera como se fosse um condensador no momento do arrefecimento de ar e como um evaporador no momento do aquecimento de ar; e o numeral 41 designa um permutador de calor concebido para operar no interior que funciona como um evaporador no momento do arrefecimento do ar e como um condensador evaporador no momento do aquecimento do ar. A construção da tubagem de derivação 61, da unidade de computação de composição 20, da unidade de controlo 21, etc., é a mesma da do modo de realização 2. O princípio de detecção da composição de circulação descrito como para o modo de realização 10 é verdade no caso de utilizar a temperatura e a pressão à saída e a temperatura à entrada do primeiro dispositivo de -21 -

descompressão 3 no circuito principal, mas porque os sentidos de fluxo do refrigerante no primeiro dispositivo de descompressão 3 são diferentes nos casos do arrefecimento de ar e do aquecimento de ar, é necessário um par constituído por um detector de temperatura e por um detector de pressão à saída e à entrada do primeiro dispositivo de descompressão 3, respectivamente, para detecção das composições de circulação no momento do arrefecimento de ar e no momento do aquecimento de ar. Assim, são necessários quatro detectores ao todo. Mas o aparelho para detecção de informação de controlo do presente modo de realização pode sempre detectar a composição de circulação com três detectores do: primeiro detector de temperatura 11, do primeiro detector de pressão 12, do segundo detector de temperatura 13 na tubagem de derivação 61 independentemente do momento do arrefecimento de ar ou do momento do aquecimento de ar. Por outras palavras, o presente modo de realização pode detectar a composição de circulação no momento do arrefecimento de ar e no momento do aquecimento de ar com um menor número de detectores a baixos custos. MODO DE REALIZAÇÃO 4 A Fig. 13 é um diagrama de blocos mostrando a construção de um condicionador de ar de refrigeração usando um refrigerante não azeótropo de acordo com um quarto modo de realização do presente invento. O modo de realização usa um segundo dispositivo de descompressão 62, usando um tubo capilar. A operação da unidade de computação de composição 20 é similar à do modo de realização 1 e, em consequência, a respectiva descrição é omitida. O modo de realização pode detectar a composição de circulação do refrigerante não azeótropo com menores custos por meio da utilização de um tubo capilar mais barato do que uma válvula de expansão eléctrica como segundo dispositivo de descompressão 62. -22- MODO DE REALIZAÇÃO 5 A Fig. 14 é um diagrama de blocos mostrando a construção de um condicionador de ar de refrigeração usando um refrigerante não azeótropo de acordo com um quinto modo de realização do presente invento. O modo de realização usa um permutador de calor do tipo tubo duplo 63 que efectua a troca de calor com o ar circundante para arrefecer o refrigerante a alta pressão no interior da tubagem de derivação 61. O calor do vapor do refrigerante que está na tubagem de derivação 61 é trocado com o ar circundante por intermédio do permutador de calor 63 para ser condensado para a fase líquida. O refrigerante líquido é descomprimido por intermédio do dispositivo de descompressão 62 para se tomar num refrigerante a baixa pressão para fluir para o interior do acumulador 5. O permutador de calór do tipo tubo duplo 63 está equipado com alhetas 64 na superfície dos seus tubos, para o interior do qual flui um refrigerante a alta pressão para promover a troca de calor com o ar circundante. O funcionamento da unidade de computação 20 é similar ao do modo de realização 10 e o seu funcionamento é omitido. O presente modo de realização usa o tubo barato equipado com alhetas 64 como o seu meio refrigerante, podendo, por isso, detectar a composição de circulação do refrigerante não azeótropo com custos menores. MODO DE REALIZAÇÃO 6 A Fig. 15 é um diagrama de blocos mostrando a construção de um condicionador de ar de refrigeração usando um refrigerante não azeótropo, o qual condicionador de ar de refrigeração está equipado com um aparelho para detecção de informação de controlo adequado para ele, de acordo com um sexto modo de realização do presente invento. Um condicionador de ar de refrigeração composto por uma unidade exterior e por duas unidades interiores ligadas à unidade exterior, é mostrado na Fig. 15. Na figura, o número de referência 30 designa a unidade exterior compreendendo um compressor 1, uma tubagem de derivação 61, um permutador de calor exterior 32, um ventilador exterior 33, e um acumulador 5. Está montado um segundo detector de pressão 66 na tubagem do lado de descarga do compressor 1. O número de referência 40 designa a unidade interior compreendendo permutadores de calor interiores 41a e 41b (aqui referidos genericamente mais adiante por 41) e uns primeiros dispositivos de descompressão 3a e 3b (aqui referidos genericamente mais adiante como 3), usando as primeiras válvulas eléctricas de expansão. Os terceiros permutadores de calor 42a e 42b (aqui referidos genericamente mais adiante por 42) e quartos detectores de temperatura 43a e 43b (aqui referidos genericamente mais adiante por 43) estão montados nas entradas e nas saídas dos permutadores de calor interiores 41, respectivamente. O número de referência 61 designa uma tubagem de derivação para ligação do tubo de descarga do compressor 1 com o respectivo tubo de aspiração. Um segundo dispositivo de descompressão 120 usando uma válvula eléctrica de Oexpansão está montado numa posição intermédia da tubagem de derivação 61. O número de referência 63 designa o meio de arrefecimento para arrefecer o refrigerante não azeótropo fluindo a partir do lado da alta pressão do derivação 61 para o interior do segundo dispositivo de descompressão 120. O meio de arrefecimento 63 é composto por um permutador de calor do tipo de tubo duplo para efectuar a troca de calor com o lado de baixa pressão da tubagem de derivação 61. Além do mais, um primeiro detector de temperatura 11 para detectar a temperatura do refrigerante e um primeiro detector de pressão 12 para detectar a pressão do refrigerante estão montados na saída do segundo dispositivo de descompressão 120. Um segundo detector de temperatura 13 para detectar a temperatura do refrigerante está montado na entrada do segundo dispositivo de descompressão 120. Um ventilador interior está também montado no modo de realização, mas é omitido para ser mostrado na Fig. 15. -24- A unidade de computação de composição 20 tem a função de computar o título do refrigerante à saída do dispositivo de descompressão 120 na tubagem de derivação 61 e a composição de circulação do refrigerante no ciclo de refrigeração baseada nas temperaturas e pressão detectadas por intermédio dos detectores de temperatura 11 e 13 e do detector de pressão 12, respectivamente. O número de referência 21 designa uma unidade de controlo no interior da qual os sinais de composição de circulação provenientes da unidade de computação de composição 20 e os sinais provenientes do primeiro detector de temperatura 11, do primeiro detector de pressão 12, do segundo detector de pressão 66, dos terceiros detectores de temperatura 42 e dos quartos detectores de temperatura 43 nas unidades interiores 40 são introduzidos. A unidade de controlo 21 calcula o número de rotações do compressor 1, o número de rotações do ventilador exterior 33, os graus de abertura das válvulas de expansão eléctricas do segundo dispositivo de descompressão 120 da tubagem de derivação 61 de acordo com a composição de circulação baseada nos sinais introduzidos para transmitir ordens ao compressor 1, ao ventilador exterior 33, aos primeiros dispositivos de descompressão 3 e ao segundo dispositivo de descompressão 120, respectivamente. O compressor 1, o ventilador exterior 33, e o primeiro e segundo dispositivos de descompressão 3 e 120 recebem os valores de comando transmitidos a partir da unidade de controlo 21 para controlar os seus números de rotações ou os graus de abertura das suas válvulas de expansão eléctricas. O número de referência 22 designa um comparador, no interior do qual os sinais da composição de circulação são introduzidos a partir da unidade de computação de composição 20 para verificar se as composições de circulação estão ou não dentro de uma gama pré-determinada. O comparador 22 transmite um sinal de alarme ao dispositivo de alarme 23, ao qual está ligado, quando a -25-

composição de circulação está fora de uma gama pré-determinada. Este comparador 22 e dispositivo de alarme 23 fazem parte e do aparelho de detecção de informação de controlo do presente invento.

Em seguida, o funcionamento do presente modo de realização assim construído será descrito em ligação como diagrama de blocos da Fig. 15 e com o diagrama de blocos de controlo da Fig. 16. A unidade de computação de composição 20 toma neste ponto os sinais provenientes do primeiro detector de temperatura 11, do primeiro detector de pressão 12 e do segundo detector de temperatura 13, os quais estão todos montados na tubagem de derivação 61, para calcular o título X do refrigerante à saída do segundo dispositivo de descompressão 120 similarmente ao método do modo de realização 10 para computação da composição de circulação α no ciclo de refrigeração. A unidade de controlo 21 computa a ordem do número de rotações óptimo do compressor 1, a ordem do número de rotações óptimo do ventilador 33, as ordens do grau óptimo de abertura do primeiro dispositivo de descompressão 3, e as ordens do grau óptimo de abertura do segundo dispositivo de descompressão 120, respectivamente, de acordo com a composição de circulação α computada.

Em primeiro lugar, será descrita a operação de aquecimento de ar do condicionador de ar. No momento da operação de aquecimento de ar, o refrigerante circula no sentido mostrado pelas setas das linhas cheias na Fig. 15. Neste caso, o permutador de calor exterior 32 funciona como se fosse um evaporador, e os permutadores de calor interiores funcionam como se fossem condensadores para aquecimento do ar. O número de rotações óptimo do compressor 1 é controlado de tal modo que a pressão de condensação esteja de acordo com um valor desejado, ao qual a temperatura de condensação Tc se toma, por exemplo, 50° C. Se a temperatura de condensação de um refrigerante não azeótropo é definida como um valor médio da sua temperatura de vapor -26-

saturado e da sua temperatura de líquido saturado, o valor desejado da pressão de condensação Pc à qual a temperatura de condensação se toma 50° C é exclusivamente determinada de acordo com a composição de circulação a, tal como é mostrado na Fig. 17. Em conformidade, por meio da memorização da relação mostrada na Fig. 17 na unidade de controlo 21 tal como pela seguinte fórmula de relação (3), a unidade de controlo 21 pode computar o valor desejado da pressão de condensação Pc através do uso da fórmula de relação (3) com base nos sinais da composição de circulação α transmitidos a partir da unidade de computação de composição 20.

Pc= f3 (a) ······ (3) A unidade 21 ainda computa um valor modificador do número de rotações do compressor 1 de acordo com a diferença entre a pressão P2 detectada pelo segundo detector de pressão 66 e o valor desejado da pressão de condensação Pc pelo uso de um controlo de realimentação tal como o controlo PID para a saída de uma ordem do número de rotações para o compressor 1. O número de rotações do ventilador 33 é controlado de tal modo que a pressão de evaporação esteja de acordo com um valor desejado, ao qual a temperatura de evaporação Te se toma 0o C. Se a temperatura de evaporação de um refrigerante não azeótropo é definida como um valor médio da sua temperatura de vapor saturado e da sua temperatura e líquido saturado, o valor desejado da pressão de evaporação Pe, à qual a temperatura de evaporação Te se toma 0o C, é exclusivamente determinada de acordo com a composição de circulação α tal como é mostrado na Fig. 18. Em conformidade, através da memorização da relação mostrada na fig. 18 na unidade de controlo 21 tal como pela fórmula de relação (4), a unidade de controlo 21 pode computar o valor desejado da pressão de evaporação Pe pela utilização da fórmula de relação (4) nos sinais da composição de circulação α transmitidos a partir da unidade de -27- computação de composição 20.

Pe= f4 (a) ······ (4) A unidade 21 computa ainda um valor modificador para o número de rotações do ventilador 33 de acordo com a diferença entre a pressão PI detectada pelo primeiro detector de pressão 12 e pelo valor desejado da pressão de evaporação Pe por intermédio da utilização de um controlo de realimentação tal como o controlo PID para enviar uma ordem do número de rotações para o ventilador exterior 33.

Os graus de abertura das válvulas de expansão eléctricas dos primeiros dispositivos de descompressão 3 são controlados de modo que os graus de super arrefecimento às saídas dos permutadores de calor interiores 40 tomam um valor pré-determinado, por exemplo, 5o C. Os graus de super arrefecimento podem ser obtidos pelas diferenças entre as temperaturas do líquido saturado às pressões nos permutadores de calor interiores 40 e as temperaturas nas saídas dos permutadores de calor 40, e as temperaturas do líquido saturado podem ser obtidas como funções das pressões e das composições de circulação tal como é mostrado na Fig. 19. Em conformidade, por meio da memorização das relações mostradas na Fig. 19 na unidade de controlo 21 tal como pela seguinte fórmula de relação (5), a unidade de controlo 21 pode computar a temperatura do líquido saturado Tbub e os graus e super arrefecimento (Tbub-T4) nas saías dos permutadores de calor interiores 40 pela utilização da expressão de relação (5) baseada nos sinais de composição de circulação transmitidos a partir da unidade e computação 20, nos sinais de pressão transmitidos a partir do segundo detector de pressão 66, e nos sinais de temperatura T4 transmitidos a partir do terceiro detector de temperatura 42. -28-

Tbub= f5 (P2, a) ······ (5) A unidade de controlo 21 ainda computa um valor modificador dos graus de abertura das válvulas de expansão eléctrica dos primeiros dispositivos de descompressão 3 de acordo com as diferenças entre os graus de super arrefecimento às saídas e um valor pré-determinado (5o C), por meio da utilização de um controlo de realimentação tal como o controlo PID para enviar ordens dos graus de abertura das válvulas de expansão eléctrica para os primeiros dispositivos de descompressão 3. O grau de abertura da válvula de expansão eléctrica do segundo dispositivo de descompressão 120 é controlado e tal modo que o refrigerante à saída do lado de alta pressão do permutador de calor do tipo tubo duplo 63 fica certamente num estado super arrefecido. Por outras palavras, a unidade de controlo 21 toma nesse ponto a temperatura TI à saída do segundo dispositivo de descompressão 120, a qual é detectada por intermédio do primeiro detector de temperatura 11, e a temperatura T2 à entrada do segundo dispositivo de descompressão 120, a qual é detectada por intermédio do segundo detector de temperatura 13, para calcular a diferença de temperatura (T2-T1). A unidade de controlo 21 computa ainda um valor modificador do grau de abertura do dispositivo de descompressão 120 pela utilização de um controlo de realimentação tal como o controlo PID de tal modo que a diferença de temperatura toma um valor pré-determinado (por exemplo, 10° C) e menos, para enviar uma ordem do grau de abertura para o dispositivo de descompressão 120. Como resultado do exposto, o refrigerante à saída do lado de alta pressão do permutador de calor 63 fica certamente num estado super arrefecido, e a quantidade de refrigerante fluindo na tubagem de derivação 61 toma-se mínimo, facto que permite que as perdas de energia do ciclo de refrigerante se reduzam a um mínimo. -29-

Por outro lado, no momento da operação de arrefecimento de ar, o refrigerante circula no sentido mostrado pelas setas das linhas interrompidas na Fig. 15. O permutador de calor exterior 33 funciona como se fosse um compressor, e o permutador de calor interior 40 funciona como se fosse um evaporador para o arrefecimento de ar. O número de rotações do compressor 1 é controlado e modo que a pressão de evaporação esteja de acordo com um valor desejado, ao qual a temperatura de evaporação Te se toma, por exemplo, 0o C. O valor desejado Pe da pressão de evaporação é determinado em conformidade com a fórmula de relação (4) de forma similar ao verificado na operação de aquecimento de ar. Consequentemente, a unidade de controlo 21 pode computar o valor desejado Pe da pressão de evaporação pela utilização do sinal da composição de circulação α transmitido a partir da unidade de computação de composição 20. A unidade 21 computa o número ide rotações do compressor 1 de acordo com a diferença entre a pressão PI detectada por intermédio do primeiro detector de pressão 12 e o valor desejado Pe pela utilização de um controlo de realimentação tal como o controlo PID para enviar uma ordem do número de rotações para o compressor 1. O número de rotações do ventilador exterior 33 é controlado de modo que a pressão de condensação esteja de acordo com um valor desejado , ao qual a temperatura de condensação se toma, por exemplo, 50° C. O valor desejado Pc da pressão de condensação é determinado em conformidade com a fórmula de relação (3) de forma similar ao verificado na operação de aquecimento de ar. Consequentemente, a unidade de controlo 21 pode computar o valor desejado Pc por utilização do sinal da composição de circulação α transmitido a partir da unidade de computação de composição 20. A unidade 21 computa ainda um valor modificador para o número de rotações do ventilador exterior 33 de acordo com a diferença entre a pressão P2 detectada pelo segundo detector de pressão 66 e o valor desejado Pc pela utilização de um controlo de realimentação tal como o controlo PID para enviar uma ordem do número de rotações para o ventilador 33.

Os graus de abertura das válvulas de expansão eléctricas dos primeiros dispositivos de descompressão 3 são controlados de modo que os graus de sobre aquecimento às saídas dos permutadores de calor interiores 40 tomam um valor pré-determinado, por exemplo, 5o C. Os graus de sobre aquecimento podem ser obtidos tal como as diferenças entre as temperaturas dos vapores saturados às pressões nos permutadores de calor interiores 40 e as temperaturas às saídas dos permutadores de calor interiores 40, e as temperaturas de vapor saturado podem ser obtidas como funções das pressões e das composições e circulação tal como é mostrado na fig. 20. Consequentemente, por meio da memorização das relações mostradas na fig. 20 na unidade e controlo 21 tal como pela fórmula de relação (6), a unidade 21 pode computar a temperatura do vapor saturado Tdew e o grau de sobre aquecimento (T5-Tdew) às saídas do permutador de calor interior 40 pela utilização da fórmula de relação (6) baseada na composição de circulação α transmitida a partir da unidade de computação de composição 20, no sinal de pressão PI transmitido a partir do primeiro detector de pressão 12, e no sinal de temperatura T5 transmitido a partir do quarto detector de temperatura 43.

Tdew= f6 (P, a) ······ (6) A unidade de controlo 21 computa ainda valores modificadores para os graus de abertura das válvulas de expansão eléctrica dos primeiros dispositivos de descompressão 3 de acordo com as diferenças entre os graus de super arrefecimento às saídas e de um valor pré-determinado (5o C) por meio da utilização de um controlo de realimentação tal como o controlo PID para enviar ordens dos graus de abertura das válvulas de expansão eléctrica para os primeiros dispositivos de descompressão 3.

Dado que o grau de controlo de abertura do segundo dispositivo de descompressão 120 é similar ao que se verifica no momento da operação de aquecimento de ar, a sua descrição é omitida. A seguir, será descrita a operação do comparador 22. O comparador 22 toma, nesse ponto, os sinais de composição de circulação a partir da unidade de computação de composição 20 para avaliar se as composições de circulação estão ou não dentro de uma gama de composição de circulação apropriada memorizada previamente. O funcionamento do condicionador de ar de refrigeração é continuado sem alteração se a composição de circulação está dentro da gama apropriada. Por outro lado, se a composição de circulação mudou devido às perdas do refrigerante durante o funcionamento do condicionador de ar ou se a composição de circulação mudou devido a um erro de operação no momento da operação de enchimento do refrigerante, o comparador 22 avalia se a composição de circulação está fora da gama de composição de circulação apropriada memorizada previamente, para transmitir um sinal de alarme ao dispositivo de alarme 23. O dispositivo de alarme 23, tendo recebido o sinal de alarme, envia um alarme para um momento pré-determinado para alertar o operador de que a composição de circulação do refrigerante não azeótropo do condicionador de ar está fora da gama apropriada. O presente modo de realização controla o número de rotações do ventilador exterior 33 de modo que os valores detectados pelo primeiro detector de pressão 12 concordam com o valor desejado da pressão de evaporação, o qual é computado a partir da composição de circulação, mas podem ser obtidos efeitos similares pelo fornecimento de um detector de temperatura à entrada do permutador de calor exterior 32 e controlando de modo que a temperatura detectada pelo detector de temperatura tome um valor pré-determinado (por exemplo, 0o C). O modo de realização controla os graus de abertura das válvulas eléctricas dos primeiros dispositivos de descompressão 3 no momento da operação de arrefecimento de ar de modo que os graus de sobre aquecimento às saídas dos permutadores de calor interiores 40 tomam um valor pré-determinado (por exemplo, 5o C), mas podem ser obtidos efeitos similares controlando-os de modo que as diferenças, entre as temperaturas às entradas e as temperaturas às saídas dos permutadores de calor interiores 40 tomam um valor pré-determinado (por exemplo, 10° C), ou, por outras palavras, de modo que as diferenças de temperatura entre as temperaturas detectadas pelos quartos detectores de temperatura 43 e as temperaturas detectadas pelos terceiros detectores de temperatura 42 tomam um valor pré-determinado. O condicionador de ar do modo de realização tem uma unidade exterior 30 e duas unidades interiores 40 ligadas com a unidade exterior 30, mas o número de unidades interiores 30 não é restrito a duas. Podem também ser obtidos efeitos similares por ligação de apenas uma unidade interior ou três unidades interiores ou mais com a unidade exterior.

Será entendido que, de acordo como presente invento, a unidade de computação de composição do condicionador de ar de refrigeração usando um refrigerante não azeótropo é construída de modo a computar a composição do refrigerante que circula através do ciclo de refrigeração do condicionador de ar com base nos sinais que têm sido detectados pelo primeiro detector de temperatura e pelo detector de pressão do aparelho e, consequentemente, o aparelho pode detectar exactamente a composição de circulação no ciclo de refrigeração mesmo se a composição de circulação mudou devido à mudança das condições de operação ou das condições de carga do condicionador de ar ou mesmo se a composição de circulação mudou devido às perdas do refrigerante durante o seu funcionamento ou devido a um erro de operação no momento da -33- operação de enchimento do refrigerante.

Quando foram descritos modos de realização do presente invento anteriormente referidos usando termos específicos, essas descrições são apenas para fins de ilustração, e é compreendido que podem ser feitas mudanças ou variações sem sair do âmbito das reivindicações que se seguem.

Lisboa, 1 de Junho de 2000

JORGE CRUZ

Agente Oficial da Propriedade Industrial

RUA VICTOR CORDON, 14 1200 LISBOA

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Condicionador de ar de refrigeração usando um refrigerante não azeótropo como refrigerante do ciclo; condicionador de ar tendo um ciclo de refrigeração composto pela ligação de um compressor (1), de um condensador (2), de um primeiro dispositivo de descompressão (3), de um evaporador (4) seguido de outro evaporador, em série; condicionador de ar tendo ainda um a tubagem de derivação (61) ligada entre a região de alta pressão do ciclo, entre a saída do referido compressor (1) e o referido condensador (2) e a região de baixa pressão do ciclo, entre o referido evaporador (4) e a entrada do referido compressor (1), um segundo dispositivo de descompressão (62) sendo localizado no interior da referida tubagem de derivação (61), e um meio de arrefecimento (63) para arrefecimento do refrigerante não azeótropo fluindo a partir do lado de alta pressão da referida tubagem de derivação (61) para o interior do segundo dispositivo de descompressão (62); e um aparelho para detecção de informação de controlo compreendendo: um primeiro detector de temperatura (11) para detecção da temperatura do refrigerante no lado de baixa pressão à saída do segundo dispositivo de descompressão (62), um detector de pressão (12) para detecção da pressão do refrigerante no lado de baixa pressão à saída do segundo dispositivo de descompressão (62), e uma unidade de computação de composição (20) para computação da composição do refrigerante que circula através do referido ciclo de refrigeração com base em sinais detectados pelo referido primeiro detector de temperatura (11) e pelo referido detector de pressão (12).
2. Condicionador de ar tal como está reivindicado na -2- Reivindicação 1, em que o referido meio de arrefecimento (63) é construído de ! modo a trocar calor entre o lado de alta pressão e o lado de baixa pressão da referida tubagem de derivação (61).
3. Condicionador de ar tal como está reivindicado na Reivindicação 1, compreendendo ainda um segundo detector de temperatura (13) para detecção da temperatura do refrigerante no lado de alta pressão à entrada do referido segundo dispositivo de descompressão (120); em que a referida unidade de computação de composição (20) computa a composição do refrigerante que circula através do referido ciclo de refrigeração com base em sinais detectados pelo referido primeiro detector de temperatura (11), pelo referido detector de pressão (12), e pelo referido segundo detector de temperatura (13).
4. Condicionador de ar tal como está reivindicado na Reivindicação 1, compreendendo ainda: meios de operação de comparação (22) para gerar um sinal de alarme quando a composição do refrigerante computado pela referida unidade de computação de composição (20) está fora de uma gama pré-determinada, e meios de alarme actuando no sinal de alarme gerado pelos referidos meios de meios de operação de comparação. Lisboa, 1 de Junho de 2000

JORGE CRUZ Agente Oficial da Propriedade Industrial RUA VICTOR CORDON, 14 1200 LISBOA