ES2260945T3 - Sistema de refrigeracion. - Google Patents
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Abstract
Un sistema de refrigeración, que comprende: un primer circuito de refrigeración (1) para un aparato de refrigeración (6A), estando el mencionado circuito de refrigeración (1) formado por un ciclo de refrigeración de dos etapas en cascada, por medio de establecer conexión entre un circuito de refrigerante (3) del lado de alta temperatura, y un circuito de refrigerante (4) del lado baja temperatura, a través de un intercambiador de calor de refrigerante (5); y un segundo circuito de refrigeración (2) que está formado por un ciclo de refrigeración diferente, respecto del ciclo del mencionado primer circuito de refrigeración (1); donde un conducto de liquido (15a) del mencionado circuito de refrigerante (3) del lado de alta temperatura, y un conducto de liquido (36a) del mencionado segundo circuito de refrigeración (2), están conectados entre sí a través de un primer conducto de conexión (41), y donde un conducto de gas (15b) del lado de succión, del mencionado circuito de refrigerante (3) dellado de alta temperatura, y un conducto de gas (36b) del lado de succión, del mencionado segundo circuito de refrigeración (2), están conectados entre sí a través del segundo conducto conexión (42); comprendiendo, además, el mencionado sistema de refrigeración: medios de conmutación (43, 44), para la circulación selectiva de un refrigerante del mencionado segundo circuito de refrigeración (2), al mencionado intercambiador de calor de refrigerante (5) del mencionado primer circuito de refrigeración (1) a través de cada uno de los conductos de conexión (41, 42).
Description
Sistema de refrigeración.
La presente invención se refiere a un sistema de
refrigeración y, más en concreto, a una técnica para la continuación
de la operación de refrigeración, en el caso de que un equipo de
fuente de calor se detenga, en un sistema de refrigeración con ciclo
de refrigeración de dos etapas en cascada.
Tal como se revela en el boletín de patente
japonesa no examinada Núm. H90 - 210 515, hay un sistema de
refrigeración convencional que está formado mediante un ciclo de
refrigeración de dos etapas en cascada, del tipo compresión de
vapor, mediante conectar juntos un circuito de refrigerante del lado
de alta temperatura, y un circuito de refrigerante del lado de baja
temperatura, a través de un intercambiador de calor del
refrigerante. Más en concreto, el circuito de refrigerante del lado
de alta temperatura comprende, por otra parte, un circuito cerrado
formado por conexión secuencial, establecido por tuberías de
refrigerante, de un compresor, un intercambiador de calor del lado
de la fuente, una válvula de expansión, y una parte de evaporación
de un intercambiador de calor del refrigerante. Por otra parte, el
circuito de refrigerante del lado de baja temperatura, comprende un
circuito cerrado formado por conexión secuencial, establecida por
tuberías de refrigerante, de un compresor, una parte de
condensación del intercambiador de calor del refrigerante, una
válvula de expansión, y un intercambiador de calor del lado de
la
aplicación.
aplicación.
El sistema de refrigeración con ciclo
refrigerante de dos etapas en cascada, encuentra aplicación en
aparatos de refrigeración como son vitrinas para alimentos, o
similares, instaladas en tiendas (por ejemplo supermercados, y
tiendas de autoservicio). En tales vitrinas, se define un espacio de
exposición para alimentos congelados en la cámara de la vitrina, y
un conducto de aire, para la circulación de aire con el espacio de
exposición. El intercambiador de calor del lado de la aplicación,
que está dispuesto en el conducto de aire, es capaz de proporcionar
un suministro de aire hacia la cámara de la vitrina, con la ayuda de
un ventilador de aire.
Durante el funcionamiento de la vitrina, los
refrigerantes son puestos en circulación en el circuito de
refrigerante del lado de alta temperatura, y en el circuito de
refrigerante del lado de baja temperatura, donde se lleva a cabo el
intercambio de calor entre los refrigerantes, desde estos dos
circuitos refrigerantes, en el intercambiador de calor del
refrigerante. En relación con el circuito de refrigerante del lado
de baja temperatura, un refrigerante descargado fuera del
compresor, se condensa en el intercambiador de calor del
refrigerante, se descomprime en la válvula de expansión y, a
continuación, se evapora por intercambio de calor con el aire que
fluye a través del conducto de aire, en el intercambiador de calor
del lado de la aplicación, en la vitrina, mediante lo que el aire
es enfriado. Después el aire enfriado se suministrará, a través del
conducto de aire, hacia el espacio en la cámara de la vitrina. De
este modo, se conserva los alimentos a una baja temperatura
predefinida, para mantener su frescura.
El documento US - A - 5 607 013, revela también
un ciclo de refrigeración de dos etapas en cascada, semejante.
Sin embargo en una vitrina convencional
semejante, construida del modo descrito arriba, el funcionamiento
se detendrá cuando se produzca un fallo en algún equipo, en el lado
de la fuente de calor (por ejemplo el compresor), incluso aunque
los equipos del lado de la aplicación estén funcionando normalmente.
Hay algunos posibles medios para escapar de esta interrupción, uno
de los cuales es transferir los productos a otra vitrina que siga
funcionando. Sin embargo, esto tiene como resultado un incremento en
la carga de refrigeración/enfriamiento produciendo, por lo tanto,
el problema de hacer imposible mantener la calidad de los productos
a un nivel satisfactorio. En concreto, en el caso de que se detenga
una vitrina frigorífica, se produce el problema de que los
productos almacenados no pueden ser conservados a un nivel de
calidad satisfactorio, incluso cuando son transferidos a una
vitrina de conservación en frío.
La presente invención se realizó teniendo en
mente los problemas descritos arriba. Por consiguiente, un objetivo
de la presente invención es mantener la calidad de los productos,
mediante conseguir la continuación de la operación de
refrigeración, incluso cuando se detiene un equipo del lado de la
fuente, en un sistema de refrigeración con ciclo de refrigeración
de dos etapas en cascada, aplicado una vitrina similar.
De acuerdo con la presente invención, incluso
cuando en un sistema de refrigeración con ciclo de refrigeración de
dos etapas en cascada, se detiene un equipo en el lado de la fuente
de térmica, el funcionamiento puede continuar, por medio de
proporcionar temporalmente un suministro de refrigerante desde un
circuito de refrigeración dispuesto en, por ejemplo, un aparato de
acondicionamiento de aire, a un intercambiador de calor del
refrigerante del sistema de refrigeración.
La presente invención proporciona primero los
medios de resolución, que comprenden un primer circuito de
refrigeración (1) para un aparato de refrigeración (6A), que está
formado mediante un ciclo de refrigeración de dos etapas en
cascada, por medio de establecer una conexión entre un circuito de
refrigerante del lado de alta temperatura (3), y un circuito de
refrigerante del lado de baja temperatura (4), a través de un
intercambiador (5) de calor refrigerante, y un segundo circuito de
refrigeración (2), que está formado mediante un ciclo refrigerante
distinto respecto del ciclo del primer circuito de refrigerante (1).
Un conducto (15a) de canalización de líquido, del circuito de
refrigerante (3) del lado de alta temperatura, y un conducto de
canalización de líquido (36a) del segundo circuito de refrigeración
(2), están conectados entre sí, a través de un primer conducto de
conexión (41), y un conducto de gas (15b) del lado de succión, del
circuito de refrigerante del lado de alta temperatura (3), y un
conducto de canalización de gas del lado de succión (36b), del
segundo circuito de refrigerante (2), están conectadas entre sí, a
través de un segundo conducto de conexión (42), y el primer medio
de resolución comprende, además, medios de conmutación (43, 44) para
la circulación selectiva de un refrigerante del segundo circuito de
refrigerante (2), hacia el intercambiador de calor del refrigerante
(5) del primer circuito de refrigerante (1), a través de cada uno
de los conductos de conexión (41, 42).
El segundo circuito de refrigeración (2) no está
limitado a un circuito de refrigeración para el aparato de
acondicionamiento de aire. En el primer medio de resolución, puede
ser empleado cualquier otro circuito de refrigeración de cualquier
ciclo de refrigeración, provisto en las instalaciones en las que
está instalado un sistema de refrigeración de la presente
invención. Sin embargo, en el segundo medio de resolución de la
presente invención, el segundo circuito de refrigeración (2) es un
circuito de refrigeración para aparato acondicionador de aire.
La presente invención proporciona, además, un
tercer medio de resolución, acorde con el primer medio de
resolución, en el que el intercambiador de calor del refrigerante
(5) es capaz de proporcionar un suministro de aire al interior de
la cámara del aparato refrigerante (6A), por medio de un ventilador
de aire. El tal construcción, el intercambiador de calor del
refrigerante (5) puede estar dispuesto, bien en el interior de la
cámara del aparato refrigerante (6A), o bien en una posición frente
al interior de la cámara de éste, para un suministro de aire
directo. Alternativamente, puede llevarse a cabo una disposición en
la que el intercambiador de calor del refrigerante (5), este en
disposición exterior con respecto a la cámara del aparato
refrigerante (6A), para proporcionar un suministro de aire al
interior de la cámara, a través de un conducto o similar.
La presente invención proporciona, además, un
cuarto medio de resolución acorde con el primer medio de resolución,
en el cual el primer circuito de refrigeración (1) tiene un
intercambiador de calor del lado de la aplicación (19), conectado
en paralelo al intercambiador de calor del refrigerante (5).
La presente invención proporciona, además, un
quinto medio de resolución acorde con el primer medio de resolución,
en el cual el segundo circuito de refrigeración (2) está formado
por medio de un ciclo de refrigeración de una sola etapa.
En el primer medio de resolución, durante el
funcionamiento normal, el interior de la cámara de un aparato de
refrigeración, tal como es la vitrina frigorífica (6A), se mantiene
una baja temperatura, predeterminada, mediante las operaciones de
funcionamiento del ciclo de refrigeración de dos etapas en cascada,
en el primer circuito de refrigeración (1). Por otra parte, en el
caso en que el equipo (11) de fuente térmica usado en el circuito
de refrigerante (3) del lado de alta temperatura, del primer
circuito de refrigeración (1), detenga su funcionamiento debido a
una avería o similar, es posible generar un flujo de refrigerante
del segundo circuito de refrigerante (2), el cual se forma en, por
ejemplo, un ciclo refrigerante de una sola etapa en el
intercambiador de calor del refrigerante (5) del primer circuito de
refrigeración (1), a través de cada uno de los conductos de
conexión (41, 42), mediante los medios de conmutación (43, 44). Por
tanto esto forma temporalmente en un circuito de refrigerante del
lado de alta temperatura, entre el equipo de fuente térmica (31) del
segundo circuito de refrigeración 2, y el intercambiador de calor
del refrigerante (5), mediante lo que puede proseguir el
funcionamiento en el circuito de refrigerante (4) del lado de baja
temperatura, del mismo modo que en el estado de funcionamiento
normal.
Además, en el segundo medio de resolución, el
circuito de refrigeración (2) para aparato de aire acondicionado
instalado en algunas tiendas, como son un supermercado y una tienda
de autoservicio, se usa para permitir que continúe funcionando un
aparato refrigerante, como es la vitrina (6A).
Además en el tercer medio de resolución, por
ejemplo incluso cuando el compresor (22) del circuito de
refrigerante del lado de baja temperatura (4) deja de funcionar, si
se activa un ventilador de aire de intercambiador de calor del
refrigerante (5), mientras que se deja que el refrigerante circule
solo en el circuito de refrigerante (3) del lado de alta
temperatura, se consigue que el intercambio de calor entre
refrigerante y el aire, en el intercambiador de calor del
refrigerante (5), genere aire a baja temperatura. Éste aire a baja
temperatura se suministra después al interior de la cámara de la
vitrina (6A), o similar.
Además en el cuarto medio de resolución, el
primer circuito de refrigeración (1) tiene un circuito de ciclo de
refrigeración de dos etapas en cascada, y un circuito de ciclo de
refrigeración de una sola etapa, dispuestos en paralelo lo que, por
tanto, hace posible que el primer circuito de refrigeración (1)
maneje aparatos de refrigeración en diferentes zonas de
temperatura, por ejemplo la vitrina frigorífica (6A) y la vitrina de
conservación en frío (6B). Adicionalmente, incluso cuando el equipo
de la fuente térmica (11) se detiene, es posible permitir que cada
uno de los aparatos de refrigeración (6A, 6B) que están en
diferentes zonas de temperatura, continúen funcionando sin una
parada, mediante la utilización del segundo circuito de
refrigeración (2).
De acuerdo con el primer medio de resolución, en
el momento en que el equipo de fuente térmica (11) usado por medio
del circuito de refrigerante (3) del lado de alta temperatura, del
primer circuito de refrigeración (1), deja de funcionar debido a un
fallo, o similar, es posible conformar temporalmente un circuito de
refrigerante del lado de alta temperatura, entre el equipo de
fuente térmica (31) del segundo circuito de refrigeración (2) de,
por ejemplo, un ciclo refrigerante de una sola etapa, y el
intercambiador de calor del refrigerante (5), al efecto de
proporcionar un suministro de refrigerante al intercambiador de
calor del refrigerante (5), para la continuación del funcionamiento
del ciclo refrigerante de dos etapas en cascada. Por consiguiente,
la vitrina frigorífica (6A) o similar, puede seguir funcionando. Por
lo tanto, sin tener que transferir alimentos o similares, expuestos
en la vitrina frigorífica (6A) a otra vitrina, es posible mantener
temporalmente la calidad. Además, puesto que no existe la necesidad
de transferir alimentos o similares a una vitrina diferente, esto
impide que se incremente la cara de esta.
Además, de acuerdo con el segundo medio de
resolución, incluso cuando el equipo de fuente térmica (11) para la
vitrina frigorífica (6A) o similar en, por ejemplo, una tienda de
autoservicio, deja de funcionar, es posible mantener temporalmente
la calidad de los alimentos, o similares, expuestos en la vitrina
(6A), mediante el uso del segundo circuito de refrigeración (2),
para el aparato acondicionador de aire.
Además, de acuerdo con el tercer medio de
resolución, incluso cuando deja de funcionar el compresor (22) del
circuito de refrigerante (4) del lado de baja temperatura, este esta
dispuesto de tal modo que puede llevarse a cabo una operación de
refrigeración por ciclo de refrigeración de una sola etapa, por
medio de hacer uso del intercambiador de calor del refrigerante
(5). Aunque la temperatura del interior de la cámara de la vitrina
frigorífica (6A) se incremente en alguna medida (puesto que la
operación tiene lugar sólo en el lado de alta temperatura), ahora
es posible impedir que los alimentos o similares, pierdan
rápidamente su calidad.
Además, de acuerdo con el cuarto medio de
resolución, incluso cuando el equipo de fuente térmica (11) del
primer circuito de refrigeración (1) se detiene, es posible mantener
temporalmente la calidad de los alimentos o similares, en el
interior de la cámara de aparatos de refrigeración de diferentes
conjuntos de temperaturas, como son la vitrina frigorífica (6A) y
la vitrina de conservación en frío (6B).
La figura 1 es un diagrama de circuito, de un
sistema de refrigeración acorde con una primera realización de la
presente invención.
La figura 2 es un diagrama que ilustra un primer
estado de funcionamiento, del sistema de refrigeración de la figura
1.
La figura 3 es un diagrama que ilustra un
segundo estado de funcionamiento, del sistema de refrigeración de
la figura 1.
La figura 4 es un diagrama que ilustra un tercer
estado de funcionamiento, del sistema de refrigeración de la figura
1.
La figura 5 es un diagrama que ilustra un cuarto
estado de funcionamiento, del sistema de refrigeración de la figura
1.
La figura 6 es un diagrama que ilustra un quinto
estado de funcionamiento, del sistema de refrigeración de la figura
1.
La figura 7 es un diagrama que ilustra un sexto
estado de funcionamiento, del sistema de refrigeración de la figura
1.
La figura 8 es un diagrama de circuito de un
sistema de refrigeración, acorde con una segunda realización de la
presente invención.
A continuación se describirá en detalle una
primera realización de la presente invención, mediante referencia a
los dibujos anexos.
Como se muestra en la figura 1, un sistema de
refrigeración acorde con la primera realización tiene un primer
circuito (1) de refrigeración, y un segundo circuito (2) de
refrigeración. El primer circuito (1) de refrigeración está formado
mediante un ciclo refrigerante de dos etapas en cascada, del tipo
compresión de vapor, por medio de establecer una conexión entre un
circuito de refrigerante (3) del lado de alta temperatura, y un
circuito de refrigerante (4) del lado de baja temperatura, a través
del intercambiador de calor del refrigerante (5), mientras que el
segundo circuito de refrigeración (2) está formado mediante un ciclo
refrigerante de una sola etapa, del tipo compresión de vapor.
Además, el primer circuito de refrigeración (1) está constituido
como un circuito de refrigeración para un aparato refrigerante,
como puede ser una vitrina frigorífica (6A) o similar, mientras que
el segundo circuito de refrigeración (2) está constituido como un
circuito de refrigeración para un aparato acondicionador de
aire.
El primer circuito de refrigeración (1)
comprende una unidad (7) de fuente térmica, que tiene un compresor
(11) y un intercambiador de calor (12) del lado de la fuente
térmica, y una pluralidad de intercambiadores de calor de
refrigerante (5), conectados en paralelo con respecto a la unidad de
fuente térmica (7). Cada uno de los intercambiador es térmicos de
refrigerante (5) incluye una parte de evaporación (13), para el
circuito de refrigerante 3 del lado de alta temperatura, y una
parte de condensación (21) para el circuito de refrigerante (4) del
lado de baja temperatura, que están formadas integralmente, y hay
una válvula de expansión (14) dispuesta en el lado corriente
arriba, respecto de la parte de evaporación (13).
El circuito de refrigerante (3) del lado de alta
temperatura, está formado en circuito cerrado, por medio de
establecer la conexión del compresor (11) y el intercambiador de
calor del lado de la fuente de calor (12) de la unidad de fuente
térmica (7), y la válvula de expansión (14) y la parte de
evaporación (13) en el lado de intercambiador de calor del
refrigerante (5), por medio de una tubería de refrigerante (15).
Además, en el circuito de refrigerante (3) del lado de alta
temperatura, la unidad de fuente térmica (7) incluye un acumulador
(16) y una válvula de retención (17), y el número de referencia (18)
indica una unión de la tubería de refrigerante (15).
El circuito de refrigerante (4) del lado de baja
temperatura está conformado en circuito cerrado, por medio de
establecer la conexión de un compresor (22), una parte de
condensación (21) de intercambiador de calor del refrigerante (5),
una válvula de expansión (23), y un intercambiador de calor del lado
de la aplicación (24), mediante una tubería de refrigerante
(25).
En la primera realización, además de la
provisión del intercambiador de calor del lado de la aplicación
(24), en un conducto de aire de la vitrina (6A), el intercambiador
de calor del refrigerante (5) está provisto en el conducto de la
vitrina (6A). Éstos intercambiadores de calor (5, 24) son capaces
de proporcionar un suministro de aire enfriado, a un espacio de
exposición dentro de la vitrina (6A) para alimentos, o similares,
con la ayuda de un ventilador de aire no mostrado en el dibujo.
Por otra parte, el segundo circuito de
refrigeración (2) está conformado en circuito cerrado, por medio de
establecer la conexión de un compresor (31), un intercambiador de
calor exterior (32), una válvula de expansión exterior (33), una
válvula de expansión interior (34), y un intercambiador de calor
interior (35), mediante una tubería de refrigerante (36). Además,
dispuesto en la tubería de refrigerante (36), en el lado de descarga
del compresor (31), hay una válvula selectora de cuatro vías (37),
activable para conmutar el sentido de circulación de refrigerante,
entre el ciclo normal para la operación de refrigeración, y el ciclo
inverso para la operación de calentamiento.
La válvula de expansión interna (34) y el
intercambiador de calor interno (35), están provistos en una unidad
interior (8). Cada unidad interior (8) está conectada en paralelo
con respecto a una unidad exterior (9), que incluye el compresor
(31), el intercambiador de calor exterior (32), y la válvula de
expansión (33). La unidad exterior (9) incluye, además, un
acumulador (38). Además en el segundo circuito de refrigeración (2),
el número de referencia (39) indica una válvula de solenoide, y el
número de referencia (40) indica una unión de la tubería de
refrigerante (36).
En los circuitos de refrigeración primero y
segundo (1, 2), un conducto de líquido (15a) del circuito de
refrigerante (3) del lado de alta temperatura, y un conducto de
líquido (36a) del segundo circuito de refrigeración (2), están
conectados entre sí, mediante un primer conducto de conexión (41), y
el conducto de gas (15b) del lado de succión, del circuito de
refrigerante (3) del lado de alta temperatura, y un conducto de gas
(36b) del lado de succión del segundo circuito de refrigeración
(2), están conectados entre sí mediante un segundo conducto de
conexión (42). Además, el primer conducto de conexión (41) y el
segundo conducto de conexión (42) están provistos con sus
respectivas válvulas de solenoide (43) y (44), que sirven como medio
de conmutación para la circulación selectiva de un refrigerante,
del segundo circuito de refrigeración (2) al intercambiador de
calor del refrigerante (5) del primer circuito de refrigeración (1),
a través de cada uno de los conductos de conexión (41, 42).
A continuación se describe la operación de
funcionamiento del sistema de refrigeración que nos ocupa.
En referencia a las figuras 2-4,
se muestra estados en los que el circuito de refrigeración (2) está
en modo de operación refrigerante. La figura 2 muestra un estado en
el que ambos circuitos de refrigeración (1, 2) funcionan
normalmente.
En este momento, en el segundo circuito de
refrigeración (2), la válvula de expansión externa (33) está
completamente abierta, y la válvula de expansión interna (34) está
sometida a control abierto (por ejemplo, por el grado de
sobrecalentamiento). La válvula de solenoide (39) está en su estado
abierto y, por otra parte, ambas válvulas de solenoide (43, 44)
dispuestas en los conductos de conexión (41, 42) están en su estado
cerrado. Un refrigerante gaseoso a alta presión, descargado desde
el compresor (31), entra en el intercambiador de calor exterior
(32), a través de la válvula selectora de cuatro vías (37). En el
intercambiador de calor exterior (32), el refrigerante se condensa
hasta su licuefacción. El refrigerante líquido resultante es
descomprimido en la válvula de expansión interior (34), a
continuación enfría el aire interior en el intercambiador de calor
interior (35), para evaporarse de nuevo formando gas refrigerante,
y después vuelve al compresor (31). Tal circulación se lleva a cabo
repetidamente, mediante lo que es enfriada la habitación.
Por otra parte, en el primer circuito de
refrigeración (1), circula refrigerante en el circuito de
refrigerante (3) del lado de alta temperatura, y en cada circuito
de refrigerante (4) del lado de baja temperatura, y en cada
intercambiador de calor del refrigerante (5) se lleva a cabo
intercambio de calor entre los refrigerantes de los circuitos
refrigerantes (3, 4). En el circuito de refrigerante (4) del lado
de baja temperatura el refrigerante, que ha sido condensado en la
parte de condensación (21) del intercambiador de calor del
refrigerante (5) para ser licuado, es descomprimido en la válvula
de expansión (23) siendo, a continuación, evaporado en el
intercambiador de calor (24) del lado de la aplicación, para enfriar
aire en la vitrina (6A). De este modo, se lleva a cabo las
operaciones de refrigeración del ciclo refrigerante de dos etapas en
cascada, en cada vitrina (6A), mediante lo que los alimentos, o
similares, en cada vitrina (6A), pueden ser conservados a una baja
temperatura predeterminada.
En referencia figura 3, se ilustrará una
operación de funcionamiento cuando la unidad de fuente térmica (7)
del primer circuito de refrigeración (1) detiene su funcionamiento,
debido a un fallo o similar. En este momento las válvulas de
solenoide (43, 44) están situadas en su estado abierto, y la válvula
de solenoide (39) está situada en su estado cerrado, para
proporcionar suministro de refrigerante desde el compresor (31) del
segundo circuito de refrigeración (2), a la parte de evaporación
(13) de cada intercambiador de calor del refrigerante (5), del
primer circuito de refrigeración (1). El cierre de la válvula de
solenoide (39) lleva a término la operación de enfriamiento. Sin
embargo, si se dispone de tal modo que se permita al refrigerante
fluir hacia la unidad interior (8), por medio de no cerrar por
completo la válvula de solenoide (39), esto hará posible proseguir
la operación de enfriamiento aunque haya una caída en la capacidad
de enfriamiento.
En un estado como el que se muestra la figura 3,
un refrigerante gaseoso descargado desde el compresor (31) del
segundo circuito de refrigeración (2), cambia a refrigerante líquido
en el intercambiador térmico exterior (32) siendo, a continuación,
distribuido por medio de la válvula de expansión (33) en su estado
completamente abierto, y la válvula de solenoide (43), a la parte
de evaporación (13) de cada intercambiador de calor del
refrigerante (5). El refrigerante, que ha sido gasificado como
resultado de intercambio de calor con un refrigerante del circuito
de refrigerante (4) del lado de baja temperatura, en cada
intercambiador de calor del refrigerante (5), es succionado hacia
el compresor (31) del segundo circuito de refrigeración (2), por
medio de la válvula de solenoide (44) y el acumulador (38) y, así,
ha sido completado un ciclo. Además en el circuito de refrigerante
(4) del lado de baja temperatura, el refrigerante circula, como en
la figura 2, como consecuencia de lo cual se lleva a cabo las
operaciones de refrigeración del ciclo de refrigeración de dos
etapas en cascada, para las vitrinas respectivas (6A), mediante lo
que se mantiene a una temperatura predeterminada el interior de la
cámara de cada vitrina (6A).
A continuación, en referencia la figura 4 se
ilustrará una operación de funcionamiento, cuando el compresor (22)
del circuito de refrigerante (4) del lado de baja temperatura, en el
primer circuito de refrigeración (1), detiene su funcionamiento
debido a una avería, o similar. En este momento, el circuito de
refrigerante (4) del lado de baja temperatura, se detiene. Sin
embargo, si está dispuesto de modo que funcione un ventilador de
aire para el intercambiador de calor del refrigerante (5), mientras
que está circulando refrigerante en el circuito de refrigerante (3)
del lado de alta temperatura, esto provoca que tenga lugar el
intercambio térmico entre el refrigerante del circuito de
refrigerante (3) del lado de alta temperatura, y el aire. Como
resultado, se enfría el aire. Después, el aire así enfriado es
distribuido al interior de la cámara. En este caso, el
funcionamiento del primer circuito (1) de refrigeración está
limitado al lado de alta temperatura, de modo que la temperatura en
el interior de la vitrina (6A) se incrementa en alguna medida; sin
embargo, es posible impedir temporalmente una caída en la frescura
de los alimentos, o similar.
Además, incluso cuando en el primer circuito de
refrigeración (1), tanto el compresor (11) del circuito de
refrigerante (3) del lado de alta temperatura, como el compresor
(22) del circuito de refrigerante (4) del lado de baja temperatura,
detienen su funcionamiento, puede distribuirse aire enfriado, como
el caso anterior, al interior de la cámara, mediante activar un
ventilador de aire desde el intercambiador de calor de refrigeración
(5) mientras que, a la vez, se provoca que el refrigerante circule
entre el compresor (31) del segundo circuito de refrigeración (2),
y el intercambiador de calor del refrigerante (5) del primer
circuito de refrigerante (1). Como consecuencia de lo antedicho, es
posible impedir temporalmente el deterioro de la frescura de los
alimentos.
En referencia a las figuras 5-7,
se muestra estados en los que el segundo circuito de refrigeración
(2) está en uno de funcionamiento de calentamiento, y la figura 5
ilustra un estado en el que ambos circuitos de refrigeración (1, 2)
funcionan normalmente.
En este momento, en el segundo circuito de
refrigeración (2) la válvula de expansión interna (34) está
completamente abierta, y la válvula de expansión externa (33) está
sometida a control abierto (por ejemplo, por el grado de
sobrecalentamiento). Además, la válvula de solenoide (39) está en su
estado completamente abierto mientras que, por otra parte, ambas
válvula de solenoide (43, 44) dispuestas en los conductos de
conexión (41, 42), están en su estado cerrado. Un refrigerante
gaseoso a alta presión, descargado desde el compresor (31) entra,
por medio de la válvula selectora de cuatro vías (37), el en el
intercambiador de calor interior (35), en el cual el refrigerante
intercambia calor con aire interior, para condensarse y operar una
licuefacción. El aire calentado resultante es inyectado a la
habitación, para calentarla. Mientras tanto, el refrigerante
líquido, que ha abandonado el intercambiador térmico interior (35),
es descomprimido en la válvula de expansión exterior (33), siendo
vaporizado a continuación en el intercambiador térmico exterior
(32), para transformarse de nuevo en refrigerante gaseoso. El
refrigerante gaseoso vuelve al compresor (31), a través de la
válvula selectora de cuatro vías (37) y el acumulador (38). Durante
la operación de calentamiento, se lleva a cabo repetidamente la
antedicha operación.
Mientras tanto en el primer circuito de
refrigeración (1), en el modo de funcionamiento de refrigeración,
se pone en circulación los refrigerantes en el circuito de
refrigerante (3) del lado de alta temperatura, y en cada circuito
de refrigerante (4) del lado de baja temperatura donde, en cada
intercambiador de calor del refrigerante (5), tiene lugar un
intercambio térmico entre los refrigerantes de los circuitos
refrigerante (3, 4). Además, en el circuito de refrigerante (4) del
lado de baja temperatura, el refrigerante se condensa en el
intercambiador de calor del refrigerante (5) para operar una
licuefacción, es descomprimido en la válvula de expansión (23) y, a
continuación, es evaporado en el intercambiador de calor (24) del
lado de la aplicación, para enfriar el aire en la vitrina (6A). Del
modo descrito arriba, se lleva a cabo las operaciones del ciclo de
refrigeración de dos etapas en cascada, para cada vitrina (6A),
mediante que lo que se mantiene los alimentos, o similares,
almacenados en cada vitrina (6A), a una baja temperatura
predeterminada.
predeterminada.
En referencia la figura 6, se ilustrará una
operación de funcionamiento cuando una unidad de fuente térmica (7)
del primer circuito de refrigeración (1) deja de funcionar, debido a
una avería, o similar. Un refrigerante del segundo circuito de
refrigeración (2), pasa a través del intercambiador de calor
interior (35), para calentar el aire interior. A continuación el
refrigerante se distribuye, a través de la válvula de solenoide (39,
43), a la parte de evaporación (13) del intercambiador de calor del
refrigerante (5) del primer circuito de refrigerante (1), para
intercambiar calor con un refrigerante del circuito de refrigerante
(4) del lado de baja temperatura, que fluye la parte de
compensación (21) para pasar a gas refrigerante. A continuación, el
gas refrigerante pasa a través de la válvula de solenoide (44) y
del acumulador (38), para volver de nuevo al compresor (31) del
segundo circuito de refrigeración (2). Durante esta operación de
funcionamiento, la válvula de expansión exterior (33) es controlada
para entrar en su estado completamente cerrado, al efecto de impedir
que fluya refrigerante hacia el intercambiador térmico exterior
(32).
En este momento, como en la figura 5, hay una
circulación de refrigerante en el circuito de refrigerante (4) del
lado de baja temperatura. Por consiguiente se lleva a cabo las
operaciones del ciclo refrigerante de dos etapas en cascada, para
cada vitrina (6A), mediante lo que se mantiene cada vitrina (6A) a
una temperatura predeterminada. Adicionalmente, en este caso se
tiene la ventaja de que es posible llevar a cabo continuamente las
operaciones de calentamiento.
En referencia la figura 7, se ilustra una
operación de funcionamiento cuando el compresor (22) del circuito
de refrigerante (4) del lado de baja temperatura en el primer
circuito de refrigeración (1), deja de funcionar debido a avería, o
similar. En este momento, la operación de funcionamiento del primer
circuito de refrigeración (1), es la misma que la mostrada en la
figura 4, y mediante la activación de un ventilador de aire para el
intercambiador de calor del refrigerante (5), mientras que se
provoca que el refrigerante circule en el circuito de refrigerante
(3) del lado de alta temperatura, se provoca que tenga lugar
intercambio térmico entre el refrigerante del circuito de
refrigerante (3) del lado de alta temperatura, y el aire. Como
resultado, se enfría el aire, y se distribuye aire enfriado al
interior de la cámara. También en este caso, igual que en el
ejemplo de la figura 4, el funcionamiento del primer circuito de
refrigeración (1) está limitado a su lado de alta temperatura. Por
consiguiente, aunque la temperatura del interior de la vitrina (6A)
se incremente en alguna medida, es posible impedir temporalmente
que se pierda la frescura de los alimentos, similares, en la
vitrina (6A).
Además, incluso cuando en el primer circuito de
refrigeración (1), tanto el compresor (11) del circuito de
refrigerante (3) del lado de alta temperatura, como el compresor
(22) del circuito de refrigerante (4) del lado de baja temperatura,
dejan de funcionar, puede distribuirse aire enfriado al interior de
la cámara, mediante la activación de un ventilador de aire para el
intercambiador de calor del refrigerante (5), del primer circuito
de refrigeración (1), mientras que se provoca que el refrigerante,
que ha pasado a través del intercambiador de calor interior (35)
desde el compresor (31) del segundo circuito de refrigeración (2),
circule en el intercambiador de calor del refrigerante (5). Como
consecuencia de lo antedicho, se hace igualmente posible impedir
temporalmente que se pierda la frescura de los alimentos.
De acuerdo con la primera realización, incluso
cuando, por ejemplo, en una tienda de autoservicio, el compresor
(11) del circuito de refrigerante (3) del lado de alta temperatura
deja de funcionar, es posible proporcionar continuamente un
suministro de aire enfriado a interior de la cámara de la vitrina
(6A), mediante el uso del segundo circuito de refrigeración (2),
para el aparato de aire acondicionado. Esto significa que la calidad
de los productos puede mantenerse, sin tener que transferirlos a
otra vitrina.
Además, incluso cuando el compresor (22) del
circuito de refrigerante (4) del lado de baja temperatura deja de
funcionar, es posible y impedir temporalmente que caía la calidad de
los alimentos, similares, por medio de activar un ventilador de
aire mientras que se provoca que, bien un refrigerante del circuito
de refrigerante (3) del lado de alta temperatura, o un refrigerante
del segundo circuito de refrigeración (2) para el acondicionado de
aire, fluyan en la parte de evaporación (13) de intercambiador de
calor del refrigerante (5).
En tiendas relativamente pequeñas, como es una
tienda de autoservicio, generalmente se proporciona un equipo de
fuente térmica para cada aparato refrigerante, como es la vitrina
frigorífica (6A) y la vitrina de conservación en frío. Por
consiguiente cuando uno de los equipos de fuente térmica está fuera
de servicio, entonces queda disponible sólo una de las vitrinas, es
decir, sólo una de las zonas de temperatura está disponible. Por
este motivo, cuando el equipo de fuente térmica en el lado
frigorífico está fuera de servicio, las mercancías almacenadas no
se mantendrán durante un largo período de tiempo, incluso cuando
sean transferidas a la vitrina de conservación en frío. Sin
embargo, de acuerdo con la primera realización, el equipo de fuente
térmica (31) para el aparato de aire acondicionado se utiliza para
facilitar la prosecución del funcionamiento del ciclo de
refrigeración de dos etapas en cascada. Por lo tanto esto permite
que, por lo menos, la vitrina frigorífica (6A) continué su
funcionamiento, lo que es eficaz para conservar las mercancías.
En la primera realización, además de cada
intercambiador de calor (24) del lado de la aplicación, cada
intercambiador de calor del refrigerante (5) está también dispuesto
en el conducto de aire de la vitrina (6A). Sin embargo, en función
de la situación puede usarse una configuración en la que el
intercambiador de calor del refrigerante (5) esté localizado fuera
de la vitrina (6A), de modo que no sea servido por la refrigeración
del interior de la vitrina (6A).
Además, en la realización precedente el primer
circuito de refrigeración (1) está construido para la vitrina
frigorífica (6A). Sin embargo, en el primer circuito de
refrigeración (1) puede llevarse a cabo una realización en la que
exista una combinación de una vitrina de conservación en frío, y una
llamada vitrina de comida preparada para almuerzos envasados, bolas
de arroz, y pan horneado. Puesto que estas vitrinas son aparatos de
conservación en frío, que tienen una zona de temperatura algo mayor
que la de la vitrina frigorífica (6A), puede mezclarse en el primer
circuito de refrigeración (1), un circuito con ciclo refrigerante de
una sola etapa.
Más en concreto, en el primer circuito de
refrigeración (1), para llevar a cabo un ciclo refrigerante de una
sola etapa mediante compartir el compresor (11) del circuito de
refrigerante (3) del lado de alta temperatura, y el intercambiador
de calor (12) del lado de la fuente de calor, se conecta un
intercambiador de calor del lado de la aplicación (véase el número
de referencia (19) de la figura 8) en paralelo con el intercambiador
de calor del refrigerante (5), con el compresor (11) y con el
intercambiador de calor (12) del lado de la fuente térmica.
Como resultado de tal disposición, incluso
cuando la unidad de fuente térmica (7) del primer circuito de
refrigeración (1) deja de funcionar, si está dispuesta para que el
refrigerante fluya desde el segundo circuito de refrigeración (2),
esto permite que no sólo la vitrina frigorífica (6A), sino también
la vitrina de conservación en frío, sigan funcionando, mediante lo
que los alimentos, o similares, pueden conservarse sin interrupción
a temperatura adecuada.
Además, en la precedente primera realización el
segundo circuito de refrigeración (2) está conformado mediante un
ciclo refrigerante de una sola etapa lo que, sin embargo, no se
considera restrictivo. El segundo circuito de refrigeración (2)
puede estar formado por cualquier otro ciclo (por ejemplo un ciclo
refrigerante de dos etapas en cascada), en la medida en que sea un
ciclo refrigerante diferente respecto del ciclo del primer circuito
de refrigeración (1).
Además, por ejemplo en el estado de
funcionamiento mostrado en la figura 6 de la primera realización (es
decir, el estado en que la unidad de fuente térmica (7) del
circuito de refrigerante (3) del lado de alta temperatura deja de
funcionar, en un modo de funcionamiento de calentamiento), puede
disponerse de forma que el sentido en que circula el refrigerante
se ha invertido, para provocar que el refrigerante se condense en el
intercambiador de calor exterior (32), durante la operación de
parada térmica (una parada en la operación de refrigeración).
Además, cuando el compresor (11) del primer circuito de
refrigeración (1) está fuera de servicio durante la operación de
calentamiento, es posible usar el intercambiador de calor exterior
(32) como condensador, mediante abandonar el acondicionamiento de
aire.
Como se muestra en la figura 8, en una segunda
realización de la presente invención se proporciona una pluralidad
de circuitos de refrigeración (1) para el aparato de refrigeración
teniendo, cada uno de los circuitos de refrigeración (1), una
estructura en la que coexisten un circuito de refrigeración por
ciclo de refrigeración de dos etapas en cascada, y un circuito de
refrigeración por ciclo de refrigeración de una sola etapa. En
otras palabras, cada circuito de refrigeración (1) está formado por
un ciclo de refrigeración de dos etapas en cascada, por medio de
llevar a cabo la conexión de un circuito de refrigerante (3) del
lado de una temperatura, y un circuito de refrigerante (4) del lado
baja temperatura, a través del intercambiador de calor del
refrigerante (5), y el circuito de refrigerante (3) del lado de
alta temperatura tiene un intercambiador de calor (19) del lado de
la aplicación, conectado en paralelo con intercambiador de calor del
refrigerante (5). Hay una válvula de expansión (20) dispuesta en el
lado corriente arriba, respecto del intercambiador de calor (19)
del lado de la aplicación.
El circuito de refrigerante (3) del lado de alta
temperatura está conformado mediante conectar dos intercambiadores
de calor del refrigerante (5), y dos intercambiadores térmicos (19)
del lado de la aplicación, en paralelo con respecto a la unidad de
fuente térmica (7), incluyendo el compresor (11) y el intercambiador
de calor del lado de la fuente (12). Puesto que el circuito de
refrigerante (4) del lado baja temperatura tiene la misma
estructura que la primera realización, se omite aquí su
descripción.
En la segunda realización, se dispone un total
de dos intercambiadores térmicos (19) del lado de la aplicación (un
intercambiador de calor (19) del lado de la aplicación, incluido en
el circuito de refrigerante (3) del lado de alta temperatura de un
circuito de refrigeración (1), y el intercambiador de calor (19) del
lado de la aplicación, del otro circuito de refrigeración (1)), en
cada vitrina de conservación en frío (6B), formada integralmente
tal y como se indica mediante una línea virtual, siendo cada uno
capaz de proporcionar un suministro de aire en su cámara, con la
ayuda de un ventilador de aire (no mostrado el dibujo). Además, se
dispone un total de dos intercambiadores térmicos (24) del lado de
la aplicación (un segundo intercambiador de calor (24) del lado de
la aplicación, incluido en el circuito de refrigerante (4) del lado
baja temperatura de un circuito de refrigeración (1), y un segundo
intercambiador de calor (24) del lado de la aplicación, del otro
circuito de refrigeración (1)), en cada vitrina frigorífica (6A),
formados integralmente como se indica mediante la línea virtual
siendo, cada uno, capaz de proporcionar un suministro de aire en su
cámara, con ayuda de un ventilador de aire (no mostrado en el
dibujo).
En el dibujo, la vitrina frigorífica (6A)
contiene en su interior los intercambiadores térmicos refrigerante
(5) y dos compresores (22) del lado baja temperatura de los
circuitos de refrigeración (2). Sin embargo, los equipos (5, 22)
pueden disponerse exteriores a la vitrina frigorífica (6A).
En la segunda realización, para cada circuito de
refrigeración (1) se hace funcionar al compresor (11), de forma que
en las vitrinas frigorífica y de conservación en frío (6A, 6B) se
inyecta airea a la temperatura adecuada, hacia el interior de cada
cámara, mediante lo que puede conseguirse la conservación de los
alimentos por congelación, y la conservación los alimentos por
conservación en frío, al mismo tiempo.
Con tal disposición, incluso cuando la unidad de
fuente térmica (7) de cualquiera de los circuitos de refrigeración
(1) está fuera de servicio, es posible permitir que tanto la vitrina
frigorífica (6A), como la vitrina de conservación en frío (6B),
sigan funcionando por medio del otro circuito de refrigeración (1),
mediante lo que en una tienda, tal como una tienda de autoservicio,
puede continuar la operación de funcionamiento de cada vitrina (6A,
6B).
De acuerdo con la segunda realización, incluso
cuando la unidad de fuente térmica (7) de cada uno de los circuitos
de refrigeración (1) detiene su funcionamiento, cada vitrina (6A,
6B) es capaz de seguir funcionando. Por tanto es posible mantener
la calidad de los alimentos sin tener que moverlos a otra vitrina.
En particular, puesto que ambas vitrina (6A, 6B) de diferentes alta
temperatura siguen funcionamiento, esto elimina el inconveniente de
conservar, cuando la vitrina frigorífica (6A) detiene su
funcionamiento, los alimentos en la vitrina de conservación en frío
(6B).
En la segunda realización, cada vitrina (6A, 6B)
tiene dos intercambiadores térmicos del lado de la aplicación, a
saber a un intercambiador de calor (19, 24) del lado de la
aplicación, de uno de los circuitos de refrigeración (1), y un
intercambiador de calor (19, 24) del lado de la aplicación, del otro
circuito de refrigeración (1). Sin embargo puede construirse una
disposición en la que se proporciona una sola vitrina con un solo
intercambiador de calor (19, 24) del lado de la aplicación. En tal
caso una unidad denotada por el número de referencia (6a, 6b),
corresponde a cada vitrina. Incluso cuando se usa tal disposición,
si hay provistos dos circuitos de refrigeración (1) en una tienda,
esto hace posible permitir que las vitrinas (6a, 6b) de diferentes
zonas de temperatura continúen funcionando, incluso cuando la
unidad de fuente térmica (7) de cualquiera circuitos de
refrigeración (1), deje de funcionar.
Claims (5)
1. Un sistema de refrigeración, que
comprende:
un primer circuito de refrigeración (1) para un
aparato de refrigeración (6A), estando el mencionado circuito de
refrigeración (1) formado por un ciclo de refrigeración de dos
etapas en cascada, por medio de establecer conexión entre un
circuito de refrigerante (3) del lado de alta temperatura, y un
circuito de refrigerante (4) del lado baja temperatura, a través de
un intercambiador de calor de refrigerante (5); y
un segundo circuito de refrigeración (2) que
está formado por un ciclo de refrigeración diferente, respecto del
ciclo del mencionado primer circuito de refrigeración (1);
donde un conducto de liquido (15a) del
mencionado circuito de refrigerante (3) del lado de alta
temperatura, y un conducto de liquido (36a) del mencionado segundo
circuito de refrigeración (2), están conectados entre sí a través
de un primer conducto de conexión (41), y donde un conducto de gas
(15b) del lado de succión, del mencionado circuito de refrigerante
(3) del lado de alta temperatura, y un conducto de gas (36b) del
lado de succión, del mencionado segundo circuito de refrigeración
(2), están conectados entre sí a través del segundo conducto
conexión (42);
conexión (42);
comprendiendo, además, el mencionado sistema de
refrigeración:
medios de conmutación (43, 44), para la
circulación selectiva de un refrigerante del mencionado segundo
circuito de refrigeración (2), al mencionado intercambiador de
calor de refrigerante (5) del mencionado primer circuito de
refrigeración (1) a través de cada uno de los conductos de conexión
(41, 42).
2. El sistema de refrigeración de la
reivindicación 1, en el que el mencionado segundo circuito de
refrigeración (2), es un circuito de refrigeración para un aparato
de aire acondicionado.
3. El sistema de refrigeración de la
reivindicación 1, en el que el mencionado intercambiador de calor
de refrigerante (5), es capaz de proporcionar un suministro de aire
al interior de la cámara del mencionado aparato refrigerante (6A),
por medio de un ventilador de aire.
4. El sistema de refrigeración de la
reivindicación 1, en el que el primer circuito de refrigeración (1)
tiene un intercambiador de calor (19) del lado de la aplicación,
conectado en paralelo al mencionado intercambiador de calor de
refrigerante (5).
5. El sistema de refrigeración de la
reivindicación 1, en el que el mencionado segundo circuito de
refrigeración (2), está formado por un ciclo de refrigeración de una
sola etapa.
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