ES2359634T3 - Refrigerador. - Google Patents

Abstract

Refrigerador que comprende: un compresor (1) que comprime un refrigerante; un primer intercambiador de calor de líquido (3) que realiza un intercambio de calor entre el refrigerante y un primer medio de calor líquido; un segundo intercambiador de calor de líquido (4) que realiza el intercambio de calor entre el refrigerante y un segundo medio de calor líquido; un intercambiador de calor de aire (6) que realiza el intercambio de calor entre el refrigerante y el aire; un regulador de la velocidad de flujo del refrigerante de lado de salida (8) previsto entre una salida del compresor (1) y el primer intercambiador de calor de líquido (3) y el intercambiador de calor de aire (6) para regular una velocidad de flujo del refrigerante; un regulador de la velocidad de flujo del refrigerante en el lado de entrada (9) previsto entre una entrada del compresor (1) y el segundo intercambiador de calor de líquido (4) y el intercambiador de calor de aire (6) para regular una velocidad de flujo del refrigerante; un primer expansor (11) previsto entre el primer intercambiador de calor de líquido (3) y el segundo intercambiador de calor de líquido (4) para expandir el refrigerante; un segundo expansor (12) previsto entre el primer intercambiador de calor de líquido (3) y el intercambiador de calor de aire (6) para la expansión del refrigerante; y un controlador, caracterizado porque el controlador (19), cuando se ajustan las temperaturas objetivo (Ts1, Ts2) de un primer y segundo medio de calor líquido sufren intercambio de calor con el refrigerante en el primer y segundo intercambiadores de calor de líquido (3, 4), respectivamente, y una carga térmica en el segundo intercambiador de calor de líquido (4) es mayor que la carga térmica en el primer intercambiador de calor de líquido (3), calcula una velocidad de flujo mínima del refrigerante (Qs) que se suministra al intercambiador de calor de aire (6), que evita el estancamiento debido al refrigerante condensado en el intercambiador de calor de aire basado por lo menos en una temperatura de aire exterior (T0) donde el aire intercambiador de calor (6) está colocado, y controla la abertura del regulador de la velocidad de flujo del refrigerante en el lado de salida (8), de modo que el refrigerante fluye al intercambiador de calor de aire (6) con una velocidad de flujo que no es menor que la velocidad de flujo mínima (Qs) y que alcanza el equilibrio entre la carga térmica en el primer intercambiador de calor de líquido (3) y la carga térmica en el segundo intercambiador de calor de líquido (4).

Description

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere a un refrigerador que tiene intercambiadores de calor líquidos y un intercambiador de calor de aire.

Entre los refrigeradores que simultáneamente suministran agua caliente y agua fría ha habido un refrigerador que incluye un compresor para comprimir refrigerante, un intercambiador de calor de agua caliente, un expansor, un intercambiador de calor de agua fría, un intercambiador de calor de aire, una válvula de descarga de tres vías prevista en el lado de descarga del compresor, y una válvula de succión de tres vías prevista en el lado de succión del compresor (JP S56-7955 A).

En una operación principalmente para refrigeración en la que una carga térmica en el intercambiador de calor de agua fría es mayor que una carga térmica en el intercambiador de calor de agua caliente, el refrigerador convencional ajusta una abertura de la válvula de descarga de tres vías de modo que el refrigerante de descarga se suministra desde el compresor hasta el intercambiador de calor de agua caliente y el intercambiador de calor de aire a velocidades de flujo en una relación predeterminada, y ajusta una apertura de la válvula de succión de tres vías de manera que el refrigerante se suministra sólo desde el intercambiador de calor de agua fría al compresor. Así, el intercambiador de calor de aire funciona como condensador de modo que las cargas térmicas están equilibradas entre el intercambiador de calor de agua fría con la carga térmica comparativamente grande y el intercambiador de calor de agua caliente con la carga térmica comparativamente pequeña.

En una operación principalmente para el calentamiento en la que la carga térmica en el intercambiador de calor de agua caliente es mayor que la carga térmica en el intercambiador de calor de agua fría, por el contrario, el refrigerador convencional ajusta una abertura de la válvula de descarga de tres vías de manera que el refrigerante de descarga desde el compresor es suministrado sólo al intercambiador de calor de agua caliente y ajusta una abertura de la válvula de succión de tres vías para que el refrigerante se suministre desde el intercambiador de calor de agua fría y el intercambiador de calor de aire al compresor a velocidades de flujo en una relación predeterminada. Así, el intercambiador de calor de aire funciona como un evaporador de forma que las cargas térmicas están equilibradas entre el intercambiador de calor de agua caliente con la carga térmica comparativamente grande y el intercambiador de calor de agua fría con la carga térmica comparativamente pequeña.

La válvula de descarga de tres vías y la válvula de succión de tres vías están hechas de válvulas de solenoide de tres vías, y las aberturas de las válvulas se controlan por separado mediante un controlador. El controlador detecta las cargas térmicas sobre la base de una temperatura real del agua que sufre el intercambio de calor en el intercambiador de calor de agua fría, una temperatura real del agua que sufre el intercambio de calor en el intercambiador de calor de agua caliente, y las diferencias de temperatura entre la temperatura real y las temperaturas objetivo, y el controlador controla las aberturas de la válvula de descarga de tres vías y la válvula de succión de tres vías para equilibrar las cargas térmicas.

Cuando una presión de condensación del refrigerante en el intercambiador de calor de agua caliente es mucho mayor que una presión de condensación del refrigerante en el intercambiador de calor de aire en este tipo de refrigerador que realiza la operación principalmente para la refrigeración, el llamado estancamiento puede ocurrir, en el que el refrigerante se estanca en el intercambiador de calor de aire.

Por lo tanto, convencionalmente se ha pensado que el estancamiento del refrigerante se puede evitar mediante el control en el que el controlador establece la abertura de la válvula de descarga de tres vías en el intercambiador de calor de aire lateral para que no sea menor del 30% y no mayor del 100%. Es decir, el control mediante el cual una abertura mínima en el lado de intercambiador de calor de aire se ajusta mayor que la abertura del 30% que previene el estancamiento del refrigerante en el intercambiador de calor aire es concebible en el supuesto de que el aire del exterior, donde se coloca el intercambiador de calor de aire tenga una temperatura más baja predeterminada, que una temperatura objetivo del agua del intercambiador de calor de agua caliente se ajusta como una temperatura más alta, y que una diferencia de presión mayor se provoca así entre la presión de condensación en el intercambiador de calor de agua caliente y la presión de condensación en el intercambiador de calor de aire.

El refrigerador, sin embargo, se supone que controla la abertura de la válvula de descarga de tres vías en el lado del intercambiador de calor de agua caliente dentro de un rango del 0% al 70%, ya que el refrigerador controla la abertura de la válvula de descarga de tres vías en el lado del intercambiador de calor de aire en un rango del 30% al 100%. Por lo tanto, se provoca un problema en el que es difícil de controlar con precisión la temperatura del agua que se calienta mediante el intercambiador de calor de agua caliente.

La patente JP56-2140 describe un aparato refrigerante de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

Descripción de la invención

Un objeto de la presente invención es proporcionar un refrigerador que sea capaz de controlar la temperatura del intercambiador de calor de agua caliente con alta precisión sin causar el estancamiento del refrigerante en el intercambiador de calor de aire.

Para lograr el objetivo anterior, un refrigerador de la presente invención comprende la característica de la reivindicación 1.

De acuerdo a la configuración, el refrigerante comprimido en el compresor circula de forma secuencial a través del primer intercambiador de calor de líquido, el expansor y el segundo intercambiador de calor de líquido con velocidades de flujo ajustadas por el regulador de caudal de refrigerante. En esta situación, el primer intercambiador de calor de líquido actúa como un condensador para calentar el primer medio de calor líquido, y el segundo intercambiador de calor de líquido funciona como un evaporador para enfriar el segundo medio de calor líquido. Por otra parte, una velocidad de flujo del refrigerante al intercambiador de calor de aire se ajusta mediante el regulador del caudal de refrigerante, y el intercambiador de calor de aire actúa como un condensador o un evaporador. Así, sea ajusta un equilibrio de las cargas térmicas entre el primer intercambiador de calor de líquido y el segundo intercambiador de calor de líquido.

El ajuste del caudal de refrigerante se controla mediante el controlador, de manera que el refrigerante fluye al intercambiador de calor de aire con una velocidad de flujo no inferior a la velocidad de flujo mínima que impide el estancamiento del refrigerante en el intercambiador de calor de aire en la situación en la que el refrigerante se hace fluir al primer cambiador de calor líquido y al intercambiador de calor de aire.

Así, una cantidad necesaria y suficiente del refrigerante dentro de un rango que evita el estancamiento de refrigerante se suministra al intercambiador de calor de aire. Por lo tanto, el primer intercambiador de calor de líquido al que se suministra el refrigerante al mismo tiempo que el intercambiador de calor de aire se suministra con el refrigerante con la velocidad de flujo ajustada en un rango más ancho que los rangos convencionales. Como resultado, se impide el estancamiento del refrigerante en el intercambiador de calor de aire, y se ajusta una temperatura del primer medio de calor líquido que sufre el intercambio de calor en el primer intercambiador de calor de líquido con mayor precisión que en un refrigerador convencional.

Según la invención, el regulador del caudal de refrigerante se controla mediante el controlador de manera que el refrigerante fluye al intercambiador de calor de aire a una velocidad de flujo no inferior a la velocidad de flujo mínima determinada en función de la temperatura del aire exterior, donde el intercambiador de calor de aire se coloca en la situación en la que se hace que refrigerante fluya tanto al primer intercambiador de calor de líquido como al intercambiador de calor de aire. Por lo tanto, el refrigerante se suministra al intercambiador de calor de aire con una velocidad de flujo suficiente y necesaria de acuerdo con una presión de condensación en el intercambiador de calor de aire, cuya presión varía en función de la temperatura del aire exterior. Cuando la temperatura de aire externo es comparativamente alta, por ejemplo, una presión de condensación comparativamente alta en el intercambiador de calor de aire resulta en una velocidad de flujo comparativamente baja del refrigerante que se suministra al intercambiador de calor de aire. Así, la velocidad de flujo del refrigerante que se suministra al intercambiador de calor de aire se hace más pequeña que la velocidad de flujo en el refrigerador convencional, en el que el valor mínimo de la abertura de la válvula se fija en un 30% de acuerdo con la temperatura del aire externo baja predeterminada. Es decir, el refrigerante se puede suministrar al intercambiador de calor de aire a una velocidad de flujo mínima necesaria de acuerdo con la temperatura del aire exterior. En consecuencia, el refrigerante con velocidades de flujo ajustadas en un rango más amplio que un rango convencional se suministra al primer intercambiador de calor de líquido, al que el refrigerante se suministra al mismo tiempo que el intercambiador de calor de aire, y por lo tanto la temperatura del primer medio de calor líquido que sufre el intercambio de calor en el primer intercambiador de calor de líquido se ajusta con una precisión mayor que una precisión convencional. Además, el estancamiento del refrigerante en el intercambiador de calor aire se evita con eficacia.

En una realización, el controlador controla el regulador de caudal de refrigerante de manera que el refrigerante fluya al intercambiador de calor de aire con una velocidad de flujo no inferior a un caudal mínimo determinado en base a una temperatura de aire exterior donde se coloca el intercambiador de calor de aire y una temperatura objetivo del primer medio de calor líquido que sufre el intercambio de calor con el refrigerante en el primer intercambiador de calor de líquido, en una situación en la que se hace que el refrigerante fluya tanto al primer intercambiador de calor de líquido como al intercambiador de calor de aire.

De acuerdo con la realización, el regulador de caudal de refrigerante es controlado mediante el controlador de manera que el refrigerante fluye al intercambiador de calor de aire con una velocidad de flujo no inferior a la velocidad de flujo mínima determinada en función de la temperatura del aire exterior donde se coloca el intercambiador de calor de aire y la temperatura objetivo del primer medio de calor líquido que sufre el intercambio de calor con el refrigerante en el primer intercambiador de calor de líquido en la situación en la que el refrigerante se hace fluir tanto al primer intercambiador de calor como al intercambiador de calor de aire. Es decir, la velocidad de flujo mínima del refrigerante que se hace fluir hacia el intercambiador de calor de aire se determina sobre la base de la temperatura del aire exterior donde se coloca el intercambiador de calor de aire y la temperatura objetivo del primer medio de calor líquido en el primer intercambiador de calor de líquido en la situación en la que el refrigerante se hace fluir tanto para al primer intercambiador de calor como al intercambiador de calor de aire. Así, la velocidad de flujo de refrigerante que se suministra al intercambiador de calor de aire forma una velocidad de flujo que corresponde a la presión de condensación del intercambiador de calor de aire que varía en función de la temperatura del aire exterior, y la velocidad de flujo de refrigerante que se suministra al primer intercambiador de calor de líquido forma una velocidad de flujo que se requiere para ajustar el primer medio de calor líquido para que tenga la temperatura deseada. En consecuencia, se evita el estancamiento del refrigerante en el intercambiador de calor de aire y la temperatura del primer medio de calor líquido se puede ajustar mediante el primer intercambiador de calor de líquido con una precisión superior.

En una realización, el controlador controla el regulador de caudal de refrigerante de manera que el refrigerante fluya al intercambiador de calor de aire con una velocidad de flujo no inferior a una velocidad de flujo mínima determinada sobre la base de una temperatura de aire exterior en el que se coloca el intercambiador de calor de aire, una temperatura objetivo del primer medio de calor líquido que sufre el intercambio de calor con el refrigerante en el primer intercambiador de calor de líquido, y una temperatura del primer medio de calor líquido que ha experimentado el intercambio de calor con el refrigerante en el primer intercambiador de calor de líquido, en una situación en la que el refrigerante se hace fluir tanto al primer cambiador de calor líquido como al intercambiador de calor de aire.

De acuerdo con la realización, el regulador de caudal de refrigerante se controla mediante el controlador de manera que el refrigerante fluye al intercambiador de calor de aire a una velocidad de flujo no inferior a la velocidad de flujo mínima determinada en función de la temperatura del aire exterior, donde se coloca el intercambiador de calor de aire, la temperatura objetivo del primer medio de calor líquido que sufre el intercambio de calor con el refrigerante en el primer intercambiador de calor de líquido, y la temperatura del primer medio de calor líquido que sufre el intercambio de calor con el refrigerante en el primer intercambiador de calor de líquido, en la situación en la que el refrigerante se hace fluir al primer intercambiador de calor de líquido y al intercambiador de calor de aire. Es decir, la velocidad de flujo mínima del refrigerante que se hace fluir hacia el intercambiador de calor de aire se determina sobre la base de la temperatura del aire exterior donde se coloca el intercambiador de calor de aire, la temperatura objetivo del primer medio de calor líquido que sufre el intercambio de calor con el refrigerante en el primer intercambiador de calor de líquido, y la temperatura del primer medio de calor líquido que sufre el intercambio de calor con el refrigerante en el primer intercambiador de calor de líquido. Así, la velocidad de flujo de refrigerante que se suministra al intercambiador de calor de aire forma una velocidad de flujo que corresponde a la presión de condensación del intercambiador de calor de aire que varía en función de la temperatura del aire exterior. La velocidad de flujo de refrigerante que se suministra al primer intercambiador de calor de líquido forma una velocidad de flujo que corresponde a una carga que se determina a partir de la temperatura objetivo del primer medio de calor líquido y la temperatura real del primer medio de calor líquido. En consecuencia, se evita el estancamiento del refrigerante en el intercambiador de calor de aire y la temperatura del primer medio de calor líquido puede ser ajustada mediante el primer intercambiador de calor de líquido con una precisión superior.

En cualquier refrigerador, el regulador de caudal de refrigerante se puede formar de una válvula de tres vías o puede estar formado por una combinación de una pluralidad de válvulas de dos vías.

Breve descripción de los dibujos

La presente invención se comprenderá de manera más completa a partir de la descripción detallada dada a continuación y los dibujos adjuntos que se dan a modo de ilustración, y por lo tanto, no son limitativos para la presente invención, y en donde:

La figura 1 es un diagrama esquemático que muestra un refrigerador de acuerdo con una realización de la

invención;

La figura 2 es un diagrama que muestra un circuito de refrigerante que se forma en el refrigerador cuando

se realiza un modo principalmente para la refrigeración.

Descripción detallada de la invención

A continuación, la invención será descrita en detalle con referencia a las realizaciones se muestra en los dibujos. La figura 1 es un diagrama esquemático que muestra un refrigerador de acuerdo con una realización de la invención. El refrigerador suministra simultáneamente agua fría y agua caliente, y tiene un compresor 1 para comprimir el refrigerante, un intercambiador de calor de agua caliente 3 como primer intercambiador de calor de líquido, un intercambiador de calor agua fría 4 como segundo intercambiador de calor de líquido, y un intercambiador de calor de aire 6. Como refrigerante, por ejemplo, se utiliza refrigerante HFC (hidrofluorocarbono), tal como R407C.

Una válvula de descarga de tres vías 8 está conectada a una conducto de descarga del compresor 1 y una abertura de la válvula de tres vías de descarga 8 se cambia de manera que refrigerante a alta presión desde el compresor 1 se suministra al intercambiador de calor de agua caliente 3 y al intercambiador de calor de aire 6 con una relación cambiada de velocidades de flujo. Por otra parte, una válvula de succión de tres vías 9 está conectada a un conducto de succión del compresor 1 y una abertura de la válvula de succión de tres vías 9 se modifica de manera que refrigerante a baja presión desde el intercambiador de calor de aire 6 y refrigerante a baja presión desde el intercambiador de calor de agua fría 4 se suministran al compresor con una relación cambiada de velocidades de flujo. La válvula de descarga de tres vías 8 y la válvula de succión de tres vías 9 se hacen con el uso de válvulas de solenoide de tres vías, y cada una de las válvulas funciona como regulador del caudal de refrigerante de la invención.

El intercambiador de calor de agua caliente 3 realiza el intercambio de calor entre el refrigerante a alta temperatura y a alta presión desde el compresor 1 y el agua como primer medio de calor líquido y así calienta el agua. El intercambiador de calor de agua fría 4 realiza el intercambio de calor entre el refrigerante a baja temperatura y a baja presión expandido mediante una primera válvula de expansión electrónica 11 como expansor y el agua como segundo medio de calor líquido y así se enfría el agua.

El intercambiador de calor de aire 6 actúa como condensador o evaporador de acuerdo con las aberturas de la válvula de descarga de tres vías 8 y la válvula de succión de tres vías 9. Cuando el intercambiador de calor de aire 6 actúa como condensador, parte del refrigerante a alta temperatura y a alta presión del compresor 1 se suministra a través de la válvula de descarga de tres vías 8 y se realiza el intercambio de calor entre el refrigerante y el aire. El refrigerante que ha sufrido el intercambio de calor en el intercambiador de calor de aire 6 es conducido a través de la línea de refrigerante en la que una válvula de comprobación se interpone en un recipiente de líquido 14. Cuando el intercambiador de calor de aire 6 actúa como evaporador, parte del refrigerante dirigido desde el intercambiador de calor de agua caliente 3 al recipiente de líquido 14 se expande y se descomprime mediante una segunda válvula de expansión electrónica 12 como expansor. El refrigerante expandido y descomprimido se dirige al intercambiador de calor aire 6 y el intercambio de calor se lleva a cabo entre el refrigerante y el aire. El refrigerante que ha sido sometido al intercambio de calor en el intercambiador de calor aire 6 se aspira a través de la válvula de succión de tres vías 9 en el compresor 1.

El intercambiador de calor de aire 6 se somete a aire soplado desde un soplador 16 y así se ajusta una presión de condensación del refrigerante dentro del intercambiador de calor de aire 6. El soplador 16 tiene un ventilador y un motor de velocidad variable para accionar el ventilador, y el control de la cantidad de aire soplado al intercambiador de calor de aire 6 se realiza mediante el control de velocidad de rotación del motor de velocidad variable.

El refrigerador tiene un controlador 19 para el control del funcionamiento del refrigerador de acuerdo con una temperatura objetivo Ts1 del agua que es calentada por el intercambiador de calor de agua caliente 3 y una temperatura objetivo Ts2 del agua que se enfría con el intercambiador de calor de agua fría 4. El controlador 19 está conectado a un sensor de temperatura de agua caliente 17 para la detección de una temperatura Tm1 del agua que sale del intercambiador de calor de agua caliente 3, a un sensor de temperatura de agua fría para la detección de una temperatura Tm2 del agua que sale del intercambiador de calor de agua fría 4, y un sensor de temperatura exterior 18 para la detección de una temperatura To del aire exterior para el cual se coloca el intercambiador de calor de aire 6. Sobre la base de las señales desde los sensores, el controlador 19 controla la abertura de la válvula de descarga de tres vías 8, la abertura de la válvula de succión de tres vías 9, una abertura de la primera válvula de expansión electrónica 11, y una abertura de la segunda válvula de expansión electrónica 12.

Es decir, cada una de las válvulas de descarga de tres vías 8 y la válvula de succión de tres vías 9 tiene un alojamiento que tiene tres puertos, un disco de válvula que se aloja en el alojamiento y que permite la comunicación entre dos o la totalidad de los tres puertos, y el solenoide o un motor para activar el disco de la válvula. Los solenoides o los motores se suministran con energía de accionamiento mediante los conductores 8a y 9a. Sobre la base de las señales desde el controlador 19, los conductores 8a y 9a cambian la potencia que se suministra para los solenoides o motores y controla las posiciones de los discos de la válvula respecto a los alojamientos. Así, se controla la comunicación entre los tres puertos, las velocidades de flujo del fluido que fluye entre los puertos que se comunican entre sí, y similares.

Cada una de la primera y segunda válvulas de expansión electrónicas 11 y 12 tiene una válvula de aguja, una trayectoria de fluido que se forma entre un puerto de entrada y un puerto de salida y que aloja la válvula de aguja, y un solenoide que acciona la válvula de aguja para avanzar y retroceder en una dirección axial. Los solenoides se suministran con energía de accionamiento mediante conductores 11a y 12a. Sobre la base de las señales desde el controlador 19, los conductores 11a y 12a cambian la energía que se suministra para los solenoides y controla las posiciones de las válvulas de aguja respecto a las trayectorias del fluido. Así, se controla una distancia entre una superficie circunferencial externa de la válvula de aguja y una superficie circunferencial interna de la trayectoria del fluido se cambia y una diferencia en la presión del fluido entre el puerto de entrada y el puerto de salida.

El controlador 19 también está conectado a un inversor 1a para suministrar potencia de accionamiento al compresor, y una frecuencia de la energía que se suministra para un motor del compresor 1 desde el inversor 1a se cambia mediante el control de una frecuencia operativa del inversor 1a. Así, se controla una velocidad de rotación del motor del compresor 1, se controla una velocidad de rotación de un elemento de compresión que es accionado por el motor, y se controla una cantidad de refrigerante que se descarga desde el compresor 1.

El controlador 19 también está conectado a un inversor 16a para suministrar potencia de accionamiento al soplador 16, y una frecuencia de la energía que se suministra para el motor del ventilador 16 desde el inversor 16a se cambia por el control en una frecuencia operativa del inversor 16a. Así, se controla una velocidad de rotación del motor del soplador 16, se controla una velocidad de rotación del ventilador del soplador 16 que es accionado por el motor, y se controla un volumen de aire que se suministra desde el ventilador 16 al intercambiador de calor de aire 6. Es decir, el controlador 19 también actúa como controlador del soplador.

El controlador 19 lleva a cabo operaciones generalmente en cinco modos, de acuerdo con la temperatura objetivo y la carga térmica del intercambiador de calor de agua caliente 3 y la temperatura objetivo y la carga térmica del intercambiador de calor de agua fría 4.

Un primer modo es un modo exclusivo de refrigeración y un modo operativo en el que la temperatura deseada Ts2 sólo se establece para el intercambiador de calor de agua fría 4. En el modo, la abertura de la válvula de tres de descarga vías 8 se ajusta para que todo el refrigerante descargado desde el compresor 1 se suministre al intercambiador de calor de aire 6. La abertura de la válvula de succión de tres vías 9 se ajusta de modo que el refrigerante sólo desde el intercambiador de calor de agua fría 4 se suministra al compresor 1. Así, se forma un ciclo de refrigeración en el que el refrigerante circula por el compresor 1, el intercambiador de calor de aire 6, el receptor de líquido 14, la primera válvula de expansión electrónica 11, y el intercambiador de calor de agua fría 4, y sólo la refrigeración del agua se lleva a cabo en el intercambiador de calor de agua fría 4 con sólo el intercambiador de calor de aire 6 actuando como condensador.

Un segundo modo es un modo principalmente para la refrigeración y un modo de operación en el que las temperaturas objetivo se establecen tanto para el intercambiador de calor de agua fría 4 como para el intercambiador de calor de agua caliente 3, y en el que la carga térmica en el intercambiador de calor de agua fría 4 es mayor que la carga térmica en el intercambiador de calor de agua caliente 3. En el modo, la abertura de la válvula de descarga de tres vías 8 se ajusta de modo que el refrigerante descargado del compresor 1 se introduce en el intercambiador de calor de agua caliente 3 y el intercambiador de calor de aire 6 con una relación predeterminada. La abertura de la válvula de succión de tres vías 9 se ajusta de modo que sólo el refrigerante del intercambiador de calor de agua fría 4 se introduce en el compresor 1. Por lo tanto, el calentamiento de agua se lleva a cabo en el intercambiador de calor de agua caliente 3 y enfriamiento de agua se lleva a cabo en el intercambiador de calor de agua fría 4 con el intercambiador de calor de agua caliente 3 y el intercambiador de calor de aire 6 actuando como condensadores. La abertura de la válvula de descarga de tres vías 8 se ajusta de modo que se consigue un equilibrio entre la carga térmica en el intercambiador de calor de agua caliente 3 y la carga térmica en el intercambiador de calor de agua fría 4 en el intercambiador de calor de aire 6.

Un tercer modo es un modo de calentamiento-enfriamiento igualado y un modo de operación en el que las temperaturas objetivo se ajustan tanto para el intercambiador de calor de agua fría 4 y el intercambiador de calor de agua caliente 3, y en el que la carga térmica en el intercambiador de calor de agua fría 4 es generalmente mayor que la carga térmica en el intercambiador de calor de agua caliente 3. En el modo, la abertura de la válvula de descarga de tres vías 8 se ajusta para que todo el refrigerante descargado del compresor 1 se suministre al intercambiador de calor de agua caliente 3. La abertura de la válvula de succión de tres vías 9 se ajusta de modo que sólo el refrigerante del intercambiador de calor de agua fría 4 se introduce en el compresor 1. Así, se forma un ciclo de refrigeración en el que el refrigerante circula por el compresor 1, el intercambiador de calor de agua caliente 3, el recipiente de líquido 14, la primera válvula de expansión electrónica 11, y el intercambiador de calor de agua fría 4, y se realizan el calentamiento del agua en el intercambiador de calor de agua caliente 3 y el enfriamiento del agua en el intercambiador de calor de agua fría 4.

Un cuarto modo es un modo principalmente para calefacción y un modo de operación en el que las temperaturas objetivo se establecen tanto para el intercambiador de calor de agua fría 4 como para el intercambiador de calor de agua caliente 3 y en el que la carga térmica en el intercambiador de calor de agua fría 4 es menor que la carga térmica en el intercambiador de calor de agua caliente 3. En el modo, la abertura de la válvula de descarga de tres vías 8 se ajusta para que todo el refrigerante descargado del compresor 1 se suministre al intercambiador de calor de agua caliente 3. La abertura de la válvula de succión de tres vías 9 se ajusta para que el refrigerante del intercambiador de calor de aire 6 y el refrigerante del intercambiador de calor de agua fría 4 se introduzca en el compresor 1 con una relación predeterminada. Así, tanto el intercambiador de calor de agua fría 4 como el intercambiador de calor de aire 6 actúan como evaporadores. La abertura de la válvula de succión de tres vías 9 se ajusta de modo que el intercambiador de calor de aire 6 alcance un equilibrio entre la carga térmica en el intercambiador de calor de agua caliente 3 y la carga térmica en el intercambiador de calor de agua fría 4.

Un quinto modo es un modo exclusivo de calefacción y un modo de operación en el que la temperatura objetivo se ajusta sólo para el intercambiador de calor de agua caliente 3. En el modo, la abertura de la válvula de descarga de tres vías 8 se ajusta para que todo el refrigerante descargado del compresor 1 se suministre al intercambiador de calor de agua caliente 3. La abertura de la válvula de succión de tres vías 9 se ajusta de modo que el refrigerante se suministra al compresor sólo desde el intercambiador de calor de aire 6. Así, se forma un ciclo de refrigeración en el que el refrigerante circula a través del compresor 1, el intercambiador de calor de agua caliente 3, el recipiente de líquido 14, la segunda válvula de expansión electrónica 12, y el intercambiador de calor de aire 6, y sólo el calentamiento de agua se lleva a cabo en el intercambiador de calor de agua caliente 3 con sólo el intercambiador de calor de aire 6 actuando como evaporador.

La figura 2 es un diagrama que muestra un circuito de refrigerante que se forma en el refrigerador cuando el controlador 19 lleva a cabo el segundo modo, es decir, el modo principalmente para la refrigeración. En el modo principalmente para la refrigeración, el controlador 19 calcula una velocidad de flujo mínima Qs de refrigerante al intercambiador de calor de aire 6 sobre la base de una temperatura del aire exterior To detectado por el sensor de temperatura del aire exterior 18. La abertura de la válvula de descarga de tres vías 8 se ajusta de modo que el refrigerante fluye al intercambiador de calor de aire 6, con un caudal que no sea inferior a la velocidad de flujo mínima Qs y que alcanza un equilibrio entre la carga térmica en el intercambiador de calor de agua caliente 3 y la carga térmica en el intercambiador de calor de agua fría 4.

Mediante la válvula de descarga de tres vías 8 ajustada con la abertura que se especifica, el refrigerante a alta temperatura y a alta presión del compresor 1 se separa y se suministra al intercambiador de calor de agua caliente 3 y al intercambiador de calor de aire 6. El refrigerante introducido en el intercambiador de calor de agua caliente 3 se somete sufre un intercambio de calor con el agua introducida en el intercambiador de calor de agua caliente 3 y calienta el agua, de manera que la temperatura del refrigerante cae. Por otra parte, el refrigerante introducido en el intercambiador de calor de aire 6 con la velocidad de flujo especificada sufre un intercambio de calor con el aire introducido por el ventilador 16 en el intercambiador de calor de aire 6 y la temperatura del refrigerante cae. El refrigerante del intercambiador de calor de agua caliente 3 y el refrigerante del intercambiador de calor de aire 6 se unen en el recipiente de líquido 14. El refrigerante desde el receptor de líquido 14 experimenta una expansión adiabática en la primera válvula de expansión electrónica, toma una baja temperatura y una baja presión, a continuación enfría el agua en el intercambiador de calor de agua fría para sufrir un aumento de la temperatura, y es absorbida por el compresor 1.

La velocidad de flujo mínima Qs de refrigerante que se suministra al intercambiador de calor de aire 6 se determina de acuerdo con la temperatura del aire exterior To, y por lo tanto, corresponde a la presión de condensación que varía en función de la temperatura exterior To. En consecuencia, se evita con eficacia el estancamiento de refrigerante en el intercambiador de calor de aire 6. Cuando la temperatura exterior To es comparativamente alta, por ejemplo, la velocidad de flujo mínima Qs que se calcula de acuerdo con la temperatura del aire exterior To se puede ajustar en un valor más pequeño que una velocidad de flujo mínima de una válvula de descarga de tres vías convencional que tiene una abertura mínima fija del 30%. En consecuencia, el refrigerante con velocidades de flujo ajustadas sobre un intervalo más amplio de un intervalo convencional se puede suministrar al intercambiador de calor de agua caliente 3 y el refrigerante del intercambiador de calor de aire 6 se suministra a través de la válvula de descarga de tres vías 8. Como resultado, un intervalo de cantidad de calor que se intercambia entre el agua y el refrigerante en el intercambiador de calor de agua caliente 3 es mayor que un intervalo convencional, y así la temperatura del agua se puede ajustar con una precisión mayor que una precisión convencional.

Mediante el refrigerador, una cantidad de refrigerante que debe contenerse en el circuito de refrigerante se puede reducir en gran medida respecto a una cantidad convencional, ya que el refrigerador es capaz de prevenir el estancamiento de refrigerante en el intercambiador de calor de aire 6. Además, se evita un problema en el que el flujo de entrada en el compresor 1 de refrigerante líquido estancado en el intercambiador de calor de aire 6 provoca la compresión de líquido y el fallo en el compresor 1 cuando se activa el modo principalmente para la refrigeración al modo principalmente para la calefacción, porque se puede evitar el estancamiento de refrigerante en el intercambiador de calor de aire 6.

Aunque el controlador 19 calcula la velocidad de flujo mínima Qs de refrigerante al intercambiador de calor de aire 6 en función de la temperatura del aire exterior To detectado mediante el sensor de temperatura exterior 18 en la realización, la velocidad de flujo mínima Qs se puede determinar en base a la temperatura objetivo Ts1 del intercambiador de calor de agua caliente 3 junto con la temperatura del aire exterior To. Así, la velocidad de flujo mínima Qs de refrigerante que se suministra al intercambiador de calor de aire 6 forma una velocidad de flujo que se ajusta a la presión de condensación desarrollada en el intercambiador de calor de aire 6 de acuerdo con la temperatura del aire exterior, y la velocidad de flujo de refrigerante que se suministra al intercambiador de calor de agua caliente 3 forma una velocidad de flujo que se requiere para ajustar que el agua tenga la temperatura objetivo Ts1. Como resultado, se puede prevenir el estancamiento de refrigerante en el intercambiador de calor de aire 6 de manera efectiva. Además, el control de la temperatura mediante el intercambiador de calor de agua caliente 3 se puede realizar con mayor precisión que en el refrigerador convencional.

La velocidad de flujo mínima Qs se puede calcular en base a la temperatura objetivo Ts1 del intercambiador de calor de agua caliente 3 y la temperatura del agua caliente Tm1 detectada por el sensor de temperatura del agua caliente 17, así como la temperatura del aire exterior To. En esta configuración, la abertura de la válvula de tres vías 8 es controlada con el uso de control PID (proporcional más integral más derivada) basado en la temperatura del aire exterior To, la temperatura objetivo Ts1, y la temperatura del agua caliente Tm1. Así, la velocidad de flujo mínima Qs de refrigerante que se suministra al intercambiador de calor de aire 6 forma una velocidad de flujo que se ajusta a la presión de condensación desarrollada en el intercambiador de calor de aire 6, de acuerdo con la temperatura del aire exterior, y la velocidad de flujo de refrigerante que se suministra al intercambiador de calor de agua caliente 3 forma un caudal que corresponde a la carga en el intercambiador de calor de agua caliente 3. Como resultado, el estancamiento de refrigerante en el intercambiador de calor de aire 6 puede evitarse efectivamente y el control de la temperatura mediante el intercambiador de calor de agua caliente 3 se puede realizar con mayor precisión.

En la realización, la válvula de descarga de tres vías 8 y la válvula de succión de tres vías 9 puede ser de cualquier tipo, siempre y cuando las válvulas tengan una función de formar un puerto de comunicación con otros dos puertos con aberturas variadas. Alternativamente, una pluralidad de válvulas selectoras o similares se pueden combinar y utilizar para servir a la misma función que tienen las válvulas de tres vías.

Aunque se utiliza agua como primer medio de calor líquido y como segundo medio de calor líquido en la realización, salmuera, tal como líquido basado en etileno-glicol diferente del agua se pueden utilizar como una o los dos del primer medio de calor líquido y el segundo medio de calor líquido.

Habiéndose descrito así la invención, será obvio que la misma se puede variar de muchas maneras. Tales variaciones no debe considerarse como que se apartan del alcance de la invención, y todas estas modificaciones que serían obvias para un experto en la materia están pensadas en estén incluidas en el alcance de las siguientes reivindicaciones.

Claims (3)

1. REIVINDICACIONES

   1. -Refrigerador que comprende: un compresor (1) que comprime un refrigerante; un primer intercambiador de calor de líquido (3) que realiza un intercambio de calor entre el refrigerante y un primer medio de calor líquido; un segundo intercambiador de calor de líquido (4) que realiza el intercambio de calor entre el refrigerante y un segundo medio de calor líquido; un intercambiador de calor de aire (6) que realiza el intercambio de calor entre el refrigerante y el aire; un regulador de la velocidad de flujo del refrigerante de lado de salida (8) previsto entre una salida del compresor (1) y el primer intercambiador de calor de líquido (3) y el intercambiador de calor de aire (6) para regular una velocidad de flujo del refrigerante; un regulador de la velocidad de flujo del refrigerante en el lado de entrada (9) previsto entre una entrada del compresor (1) y el segundo intercambiador de calor de líquido (4) y el intercambiador de calor de aire (6) para regular una velocidad de flujo del refrigerante; un primer expansor (11) previsto entre el primer intercambiador de calor de líquido (3) y el segundo intercambiador de calor de líquido (4) para expandir el refrigerante; un segundo expansor (12) previsto entre el primer intercambiador de calor de líquido (3) y el intercambiador de calor de aire (6) para la expansión del refrigerante; y un controlador, caracterizado porque el controlador (19), cuando se ajustan las temperaturas objetivo (Ts1, Ts2) de un primer y segundo medio de calor líquido sufren intercambio de calor con el refrigerante en el primer y segundo intercambiadores de calor de líquido (3, 4), respectivamente, y una carga térmica en el segundo intercambiador de calor de líquido (4) es mayor que la carga térmica en el primer intercambiador de calor de líquido (3), calcula una velocidad de flujo mínima del refrigerante (Qs) que se suministra al intercambiador de calor de aire (6), que evita el estancamiento debido al refrigerante condensado en el intercambiador de calor de aire basado por lo menos en una temperatura de aire exterior (T0) donde el aire intercambiador de calor (6) está colocado, y controla la abertura del regulador de la velocidad de flujo del refrigerante en el lado de salida (8), de modo que el refrigerante fluye al intercambiador de calor de aire (6) con una velocidad de flujo que no es menor que la velocidad de flujo mínima (Qs) y que alcanza el equilibrio entre la carga térmica en el primer intercambiador de calor de líquido (3) y la carga térmica en el segundo intercambiador de calor de líquido (4).
2. 2.-Refrigerador según la reivindicación 1, en el que el controlador (19) calcula la velocidad de flujo mínima del refrigerante (Qs) basada en la temperatura del aire exterior (T0) y las temperaturas objetivo (Ts1) del primer medio de calor líquido.
3. 3.-Refrigerador según la reivindicación 1, en el que el controlador (19) calcula la velocidad de flujo mínima del refrigerante (Qs) basada en la temperatura del aire exterior (T0), las temperaturas objetivo (Ts1) del primer medio de calor líquido y una temperatura (Tm2) del primer medio de calor líquido que ha sufrido el intercambio de calor con el refrigerante en el primer intercambiador de calor (3).