Aparato de refrigeración.

Un aparato de refrigeración que incluye un circuito (11) de refrigerante al que un compresor (20) y un expansor (30) están conectados y que realiza un ciclo de refrigeración haciendo circular refrigerante en el circuito (11) de refrigerante,

que comprende:

en el compresor (20), un mecanismo (21) de compresión para aspirar y comprimir el refrigerante; una carcasa (24) de compresor para alojar al mecanismo (21) de compresión; y un mecanismo (22) de suministro de aceite para suministrar aceite lubricante de un depósito (27) de aceite en la carcasa (24) de compresor al mecanismo (21) de compresión;

en el expansor (30), un mecanismo (31) de expansión para expandir el refrigerante que fluye en el mismo para generar una fuerza motriz; una carcasa (34) de expansor para alojar al mecanismo (31) de expansión; y un mecanismo (32) de suministro de aceite para suministrar el aceite lubricante de un depósito (37) de aceite en el expansor (34) al mecanismo (31) de expansión, donde una de entre la carcasa (24) de compresor y la carcasa (34) de expansor está a una presión alta del ciclo de refrigeración, mientras que la otra está a una presión baja del ciclo de refrigeración;

una trayectoria (42) de distribución de aceite, que conecta la carcasa de compresor (34) y la carcasa (34) de expansor para permitir que el aceite lubricante fluya entre el depósito (27) de aceite en la carcasa (24) de compresor y el depósito (37) de aceite en la carcasa (34) de expansor; y

medios (50) de ajuste para ajustar un estado de flujo del aceite lubricante en la trayectoria (42) de distribución de aceite.

Aparato de refrigeración

Campo técnico La presente invención se refiere al suministro de aceite lubricante a un compresor y a un expansor en un aparato de refrigeración.

Técnica anterior

Convencionalmente, se conocen aparatos de refrigeración que llevan a cabo un ciclo de refrigeración haciendo circular refrigerante en un circuito de refrigerante, y se utilizan de manera generalizada en acondicionadores de aire y similares. Por ejemplo, el documento de patente 1 desvela un aparato de refrigeración que incluye un compresor para comprimir refrigerante y un expansor para expandir el refrigerante para recuperar fuerza motriz. Específicamente, en un aparato de refrigeración mostrado en la FIG. 1 del documento de patente 1, el expansor está conectado al compresor a través de un único árbol, de manera que la fuerza motriz obtenida en el expansor se utiliza para accionar el compresor. En otro aparato de refrigeración mostrado en la FIG. 6 del documento de patente 1, un motor y un generador están conectados al compresor y al expansor, respectivamente, de manera que el compresor es accionado por el motor para comprimir el refrigerante, mientras que el generador es accionado por el expansor para generar fuerza motriz.

Una maquinaria de fluidos en la que un expansor y un compresor están conectados entre sí a través de un único árbol se desvela en el documento de patente 2, por ejemplo. En la maquinaria de fluidos desvelada en este documento de patente, un mecanismo de compresión, tal como un compresor, un mecanismo de expansión, tal como un expansor, y un árbol que los conecta están alojados en una única carcasa. Además, en esta maquinaria de fluidos, una trayectoria de suministro de aceite está formada dentro del árbol para suministrar aceite lubricante, almacenado en la parte inferior de la carcasa, al mecanismo de compresión y al mecanismo de expansión a través de la trayectoria de suministro de aceite.

El documento de patente 3 desvela un comúnmente denominado compresor hermético, en el que un mecanismo de compresión y un motor están alojados en una única carcasa. En el compresor hermético, una trayectoria de suministro de aceite está formada en un árbol de accionamiento de un mecanismo de compresión, de manera que el aceite lubricante almacenado en la parte inferior de la carcasa es suministrado al mecanismo de compresión a través de la trayectoria de suministro de aceite. El aparato de refrigeración mostrado en la FIG. 6 del documento de patente 1 puede usar un compresor hermético de este tipo.

Documento de patente 1: solicitud de patente japonesa pendiente de examen con nº de publicación 2000-241033.

Documento de patente 2: solicitud de patente japonesa pendiente de examen con nº de publicación 2005-299632.

Documento de patente 3: solicitud de patente japonesa pendiente de examen con nº de publicación 2005-002832.

El documento JP-A-2004 257303 desvela un aparato de refrigeración que incluye un circuito de refrigerante al que están conectados un compresor y un expansor.

Resumen de la invención

Problemas a resolver por la invención Tal y como se ha descrito anteriormente, un compresor comúnmente conocido dispuesto en un circuito de refrigerante tiene una construcción en la que un mecanismo de compresión está alojado en una carcasa, de manera que el aceite lubricante almacenado en la carcasa se suministra al mecanismo de compresión. En lo que respecta a un expansor, puede tener una construcción similar en la que un mecanismo de expansión está alojado en una carcasa, de manera que el aceite lubricante almacenado en la carcasa es suministrado al mecanismo de expansión.

En el aparato de refrigeración mostrado en la FIG. 6 del documento de patente 1, el compresor y el expansor, que incluyen cada uno una carcasa distinta, pueden estar dispuestos en el circuito de refrigerante, de manera que el mecanismo de compresión se lubrica con el aceite lubricante almacenado en la carcasa del compresor, mientras que el mecanismo de expansión se lubrica con el aceite lubricante almacenado en la carcasa del expansor. Sin embargo, en el aparato de refrigeración de esta construcción, el aceite lubricante puede distribuirse de manera no equitativa a uno de entre el compresor y el expansor, lo que provoca problemas, tales como agarrotamiento y similares.

A continuación se describirá este problema. Durante el funcionamiento del compresor, parte del aceite lubricante suministrado al mecanismo de compresión es descargado desde el compresor junto con el refrigerante. Asimismo, durante el funcionamiento del expansor, parte del aceite lubricante suministrado al mecanismo de expansión fluye hacia fuera del expansor junto con el refrigerante. Concretamente, en el circuito de refrigerante del aparato de refrigeración que incluye tanto el compresor como el expansor, el aceite lubricante que fluye hacia fuera de la carcasa del compresor y el aceite lubricante que fluye hacia fuera de la carcasa del expansor circulan junto con el refrigerante. Si el aceite lubricante cuya cantidad corresponde a la cantidad del mismo que fluye hacia fuera del compresor puede volver a la carcasa del compresor, mientras que el aceite lubricante cuya cantidad corresponde a la cantidad del mismo que fluye hacia fuera del expansor puede volver a la carcasa del expansor, una cantidad dada de aceite lubricante está asegurada en cada una de las carcasas del compresor y el expansor.

Sin embargo, resulta bastante difícil fijar de manera precisa la relación entre la cantidad de aceite lubricante devuelta al compresor y la devuelta al expansor en la cantidad total de aceite lubricante que circula en el circuito de refrigerante. Dicho de otro modo, es prácticamente imposible devolver al compresor el aceite lubricante cuya cantidad corresponde a la cantidad del mismo que fluye hacia fuera del compresor y devolver al expansor el aceite lubricante cuya cantidad corresponde a la cantidad del mismo que fluye hacia fuera del expansor. Por este motivo, el aceite lubricante no se distribuye de manera equitativa a uno de entre compresor y el expansor durante el funcionamiento del aparato de refrigeración y, por consiguiente, pueden generarse problemas, como el agarrotamiento y similares, en uno de los mismos en el que la cantidad de aceite lubricante en la carcasa es menor.

La presente invención se ha desarrollado en vista de lo anterior y tiene como objetivo garantizar la fiabilidad de un aparato de refrigeración que incluye un circuito de refrigerante en el que un compresor y un expansor están alojados en carcasas diferentes.

Medios para resolver los problemas Un primer aspecto de la presente invención está dirigido a un aparato de refrigeración que incluye un circuito (11) de refrigerante al que un compresor (20) y un expansor (30) están conectados y que lleva a cabo un ciclo de refrigeración haciendo circular refrigerante en el circuito (11) de refrigerante. El aparato de refrigeración que incluye un circuito (11) de refrigerante al que un compresor (20) y un expansor (30) están conectados incluye: en el compresor (20) , un mecanismo (21) de compresión para aspirar y comprimir el refrigerante; una carcasa (24) de compresor para alojar al mecanismo (21) de compresión; y un mecanismo (22) de suministro de aceite para suministrar aceite lubricante de un depósito (27) de aceite en la carcasa (24) de compresor al mecanismo (21) de compresión; en el expansor (30) , un mecanismo (31) de expansión para expandir el refrigerante que fluye en el mismo para generar fuerza motriz; una carcasa (34) de expansor para alojar al mecanismo (31) de expansión; y un mecanismo (32) de suministro de aceite para suministrar el aceite lubricante de un depósito (37) de aceite en el expansor (34) al mecanismo (31) de expansión, donde una de entre la carcasa (24) de compresor y la carcasa (34) de expansor está a una presión alta del ciclo de refrigeración, mientras que la otra está a una presión baja del ciclo de refrigeración; una trayectoria (42) de distribución de aceite que conecta la carcasa (34) de compresor y la carcasa (34) de expansor para permitir que el aceite lubricante fluya entre el depósito (27) de aceite de la carcasa (24) de compresor y el depósito (37) de aceite de la carcasa (34) de expansor; y medios (50) de ajuste para ajustar un estado de flujo del aceite lubricante en la trayectoria (42) de distribución de aceite.

En el primer aspecto, el refrigerante circula mientras se repiten de manera secuencial los procesos de compresión, condensación, expansión y evaporación en el circuito (11) de refrigerante. Durante el funcionamiento del compresor (20) , el mecanismo (22) de suministro de aceite suministra el aceite lubricante del depósito (27) de aceite... [Seguir leyendo]

1. Un aparato de refrigeración que incluye un circuito (11) de refrigerante al que un compresor (20) y un expansor

(30) están conectados y que realiza un ciclo de refrigeración haciendo circular refrigerante en el circuito (11) de

refrigerante, que comprende: en el compresor (20) , un mecanismo (21) de compresión para aspirar y comprimir el refrigerante; una carcasa

(24) de compresor para alojar al mecanismo (21) de compresión; y un mecanismo (22) de suministro de aceite para suministrar aceite lubricante de un depósito (27) de aceite en la carcasa (24) de compresor al mecanismo (21) de compresión;

en el expansor (30) , un mecanismo (31) de expansión para expandir el refrigerante que fluye en el mismo para generar una fuerza motriz; una carcasa (34) de expansor para alojar al mecanismo (31) de expansión; y un mecanismo

(32) de suministro de aceite para suministrar el aceite lubricante de un depósito (37) de aceite en el expansor (34) al mecanismo (31) de expansión, donde una de entre la carcasa (24) de compresor y la carcasa (34) de expansor está a una presión alta del ciclo de refrigeración, mientras que la otra está a una presión baja del ciclo de refrigeración;

una trayectoria (42) de distribución de aceite, que conecta la carcasa de compresor (34) y la carcasa (34) de expansor para permitir que el aceite lubricante fluya entre el depósito (27) de aceite en la carcasa (24) de compresor y el depósito (37) de aceite en la carcasa (34) de expansor; y

medios (50) de ajuste para ajustar un estado de flujo del aceite lubricante en la trayectoria (42) de distribución de aceite.

2. El aparato de refrigeración de la reivindicación 1, en el que los medios (50) de ajuste incluyen: un detector (51) de nivel de aceite para detectar un nivel de aceite en el depósito (27) de aceite en la carcasa (24) de compresor o un nivel de aceite en el depósito (37) de aceite en la carcasa (34) de expansor; y una válvula (52) de control que está prevista en la trayectoria (42) de distribución de aceite y cuya apertura se controla en función de una señal de salida del detector (51) de nivel de aceite.

3. El aparato de refrigeración de la reivindicación 1, en el que el mecanismo (21) de compresión comprime el refrigerante aspirado directamente desde fuera de la carcasa (24) de compresor y lo descarga dentro de la carcasa (24) de compresor, y

el circuito (11) de refrigerante incluye una trayectoria (80) de comunicación del lado de baja presión para permitir que un conducto conectado a un lado de aspiración del compresor (20) y un espacio interno de la carcasa (34) de expansor se comuniquen entre sí.

4. El aparato de refrigeración de la reivindicación 1, en el que el mecanismo (21) de compresión comprime el refrigerante aspirado directamente desde fuera de la carcasa (24) de compresor y lo descarga dentro de la carcasa (24) de compresor, y

el circuito (11) de refrigerante incluye: una trayectoria (81) de introducción del lado de baja presión para introducir parte de o todo el refrigerante de baja presión que fluye hacia un lado de aspiración del compresor (20) en un espacio interno de la carcasa (34) de expansor; y una trayectoria (82) de transporte del lado de baja presión para suministrar el refrigerante de baja presión al compresor (20) transportando el refrigerante de baja presión desde el espacio interno de la carcasa (34) de expansor.

5. El aparato de refrigeración de la reivindicación 4, en el que

un generador (33) accionado por el mecanismo (31) de expansión está alojado en la carcasa (34) de expansor para dividir el espacio interno de la carcasa (34) de expansor, donde uno de los espacios divididos por generador (33) está conectado a la trayectoria (81) de introducción del lado de baja presión, mientras que el otro de los espacios está conectado a la trayectoria (82) de transporte del lado de baja presión en el espacio interno de la carcasa (34) de expansor.

6. El aparato de refrigeración de la reivindicación 5, en el que

el generador (33) divide transversalmente el espacio interno de la carcasa (34) de expansor, donde un espacio por debajo del generador (33) está conectado a la trayectoria (81) de introducción del lado de baja presión, mientras que un espacio por encima del generador (33) está conectado a la trayectoria (82) de transporte del lado de baja presión en el espacio interno de la carcasa (34) de expansor.

7. El aparato de refrigeración de la reivindicación 3 o 4, en el que

el circuito (11) de refrigerante incluye: un separador (70) de aceite dispuesto en un lado de salida de flujo del expansor (30) para separar el refrigerante y el aceite lubricante uno de otro; y una trayectoria (71) de retorno de aceite para suministrar el aceite lubricante del separador (70) de aceite a la carcasa (24) de compresor.

8. El aparato de refrigeración de la reivindicación 3 o 4, en el que

el circuito (11) de refrigerante incluye: un separador (70) de aceite dispuesto en un lado de salida de flujo del expansor (30) para separar el refrigerante y el aceite lubricante uno de otro; y una trayectoria (72) de retorno de aceite para suministrar el aceite lubricante del separador (70) de aceite a la carcasa (34) de expansor.

9. El aparato de refrigeración de la reivindicación 3 o 4, que comprende además:

un intercambiador (90) de calor de enfriamiento de aceite para enfriar mediante intercambio de calor el aceite lubricante que fluye en la trayectoria (42) de distribución de aceite con el refrigerante de baja presión aspirado hacia el compresor (20) .

10. El aparato de refrigeración de la reivindicación 1, en el que el mecanismo (21) de compresión comprime el refrigerante aspirado desde la carcasa (24) de compresor y lo descarga directamente fuera de la carcasa (24) de compresor, y

el circuito (11) de refrigerante incluye: una trayectoria (85) de comunicación del lado de alta presión para permitir que un conducto conectado a un lado de descarga del compresor (20) y un espacio interno de la carcasa (34) de expansor se comuniquen entre sí; un separador (60) de aceite dispuesto en el lado de descarga del compresor (20) para separar el refrigerante y el aceite lubricante entre sí; y una trayectoria (62) de retorno de aceite para suministrar el aceite lubricante del separador (60) de aceite a la carcasa (34) de expansor.

11. El aparato de refrigeración de la reivindicación 1, en el que el mecanismo (21) de compresión comprime el refrigerante aspirado desde la carcasa (24) de compresor y lo descarga directamente fuera de la carcasa (24) de compresor, y

el circuito (11) de refrigerante incluye: una trayectoria (86) de introducción del lado de alta presión para introducir parte de o todo el refrigerante de alta presión descargado desde el compresor (20) en un espacio interno de la carcasa (34) de expansor; y una trayectoria (87) de transporte del lado de alta presión para transportar el refrigerante de alta presión desde el espacio interno de la carcasa (34) de expansor.

12. El aparato de refrigeración de la reivindicación 11, en el que

un generador (33) accionado por el mecanismo (31) de expansión está alojado en la carcasa (34) de expansor para dividir el espacio interno de la carcasa (34) de expansor, donde uno de los espacios divididos por generador (33) está conectado a la trayectoria (86) de introducción del lado de alta presión, mientras que el otro de los espacios está conectado a la trayectoria (87) de transporte del lado de alta presión en el espacio interno de la carcasa (34) de expansor.

13. El aparato de refrigeración de la reivindicación 12, en el que

el generador (33) divide transversalmente el espacio interno de la carcasa (34) de expansor, donde un espacio por debajo del generador (33) está conectado a la trayectoria (86) de introducción del lado de alta presión, mientras que un espacio por encima del generador (33) está conectado a la trayectoria (87) de transporte del lado de alta presión en el espacio interno de la carcasa (34) de expansor.

14. El aparato de refrigeración de una cualquiera de las reivindicaciones 3, 4 y 11, en el que

el circuito (11) de refrigerante incluye: un separador (60) de aceite dispuesto en un lado de descarga del compresor (20) para separar el refrigerante y el aceite lubricante uno de otro; y un conducto (61) de retorno de aceite para suministrar el aceite lubricante del separador (60) de aceite a la carcasa (24) de compresor.

15. El aparato de refrigeración de una cualquiera de las reivindicaciones 3, 4 y 11, en el que

el circuito (11) de refrigerante incluye: un separador (60) de aceite dispuesto en un lado de descarga del compresor (20) para separar el refrigerante y el aceite lubricante uno de otro; y un conducto (62) de retorno de aceite para suministrar el aceite lubricante del separador (60) de aceite a la carcasa (34) de expansor.

16. El aparato de refrigeración de una cualquiera de las reivindicaciones 3, 4 y 11, en el que

el circuito (11) de refrigerante incluye: un separador (75) de aceite dispuesto en un lado de aspiración del compresor (20) para separar el refrigerante y el aceite lubricante uno de otro; y un conducto (77) de retorno de aceite para suministrar el aceite lubricante del separador (75) de aceite a la carcasa de expansor (24) .