ES2774151T3 - Dispositivo de refrigeración - Google Patents

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Abstract

Un aparato de refrigeración, que comprende: un controlador (80); y un circuito refrigerante (10) para realizar un ciclo de refrigeración, formándose el circuito refrigerante (10) conectando un compresor (21a, 21b, 21c), un intercambiador (25) de calor del lado de la fuente de calor y un intercambiador(53) de calor del lado de utilización, en el que el circuito refrigerante (10) incluye: una tubería (33) de líquido para refrigerante líquido condensado en el intercambiador (25) de calor del lado de la fuente de calor; una tubería (34) en ramificación configurada para ramificar una parte del refrigerante líquido dentro de la tubería (33) de líquido y provista de una válvula (29) de expansión de subenfriamiento; y un intercambiador (28) de calor de subenfriamiento provisto a lo largo de la tubería (33) de líquido y configurado para subenfriar el refrigerante líquido dentro de la tubería (33) de líquido por el refrigerante ramificado que fluye hacia el intercambiador (28) de calor de subenfriamiento desde la tubería (34) en ramificación; fluyendo el refrigerante líquido subenfriado dentro de la tubería (33) de líquido hacia el intercambiador (53) de calor del lado de utilización para evaporarse e inyectándose el refrigerante ramificado después del subenfriamiento en una cámara de compresión de presión intermedia del compresor (21a, 21b, 21c); caracterizado por que el circuito refrigerante incluye además medios de detección de temperatura para detectar la temperatura del refrigerante líquido dentro de la tubería (33) de líquido después del subenfriamiento, en el que el controlador (80) está configurado para ejecutar un modo de control de la temperatura del líquido para determinar una temperatura diana del refrigerante líquido dentro de la tubería (33) de líquido después del subenfriamiento según una carga de enfriamiento en el intercambiador (53) de calor del lado de utilización y controle la apertura de la válvula (29) de expansión de subenfriamiento de modo que la temperatura del refrigerante líquido dentro de la tubería (33) de líquido después del subenfriamiento se convierta en la temperatura diana.

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo de refrigeración
Campo técnico
La presente invención se refiere a un aparato de refrigeración provisto de lo que se denomina sistema economizador, y particularmente un aparato de refrigeración capaz de funcionar con una mayor eficiencia.
Técnica antecedente
Convencionalmente, se describe un aparato de refrigeración provisto de un intercambiador de calor de subenfriamiento para mejorar el grado de subenfriamiento del refrigerante, por ejemplo, en el DOCUMENTO DE PATENTE 1. El aparato de refrigeración según el DOCUMENTO DE PATENTE 1 incluye un compresor, un intercambiador de calor del lado de la fuente de calor y un intercambiador de calor del lado de utilización y, además, un intercambiador de calor de subenfriamiento dispuesto a medio camino a lo largo de la tubería de conexión de líquido. La tubería de conexión de líquido está provista de un paso de subenfriamiento conectado a la misma para llevar una parte (refrigerante ramificado) de un refrigerante líquido a ramificarse y fluir hacia el intercambiador de calor de subenfriamiento. El paso de subenfriamiento está provisto de una válvula de expansión de subenfriamiento para reducir la presión del refrigerante ramificado.
En este aparato de refrigeración, el refrigerante ramificado sometido a una reducción de presión en la válvula de expansión de subenfriamiento fluye hacia el intercambiador de calor de subenfriamiento y se evapora a través de un intercambio de calor con el refrigerante líquido dentro de la tubería de conexión de líquido. Como resultado, el refrigerante líquido dentro de la tubería de conexión de líquido se subenfría, por lo que aumenta la cantidad de calor del mismo, y el refrigerante líquido subenfriado fluye hacia el intercambiador de calor del lado de utilización y se evapora allí.
El documento de patente 2 describe un acondicionador de aire en el que un circuito refrigerante realiza una operación de enfriamiento para tener un intercambiador exterior de calor que funciona como un condensador para que un refrigerante sea comprimido por un compresor y para tener intercambiadores interiores de calor como evaporadores para que el refrigerante sea condensado por el intercambiador exterior de calor. Una válvula exterior de expansión está dispuesta en la parte inferior del intercambiador exterior de calor en una dirección de flujo del refrigerante en el circuito refrigerante y en la parte superior de una tubería de conexión de refrigerante líquido en la operación de enfriamiento para interrumpir el paso del refrigerante. Una sección de detección de refrigerante está dispuesta en la parte superior de la válvula de expansión exterior que detecta la cantidad de refrigerante que permanece en la parte superior de la válvula de expansión exterior.
El documento de patente 3 describe un dispositivo de aire acondicionado en el que se proporciona un segundo medio de detección de presión en una línea de descarga de un compresor y se proporciona un segundo medio de detección de temperatura en un punto intermedio en una línea que conecta un intercambiador de calor y un primer dispositivo de control del caudal. Se toma una decisión con respecto a un intervalo diana de control del primer grado de sobreenfriamiento, que es el grado de sobreenfriamiento a la salida de una máquina de fuente de calor calculado a partir de la presión detectada por un segundo medio de detección de la presión y del resultado de la detección por un segundo medio detector de la temperatura. Este intervalo diana controla un segundo dispositivo de control del caudal. Otros medios de detección de la presión y otros medios de detección de la temperatura también controlan el segundo dispositivo de control del caudal. Por lo tanto, el caudal del refrigerante que fluye hacia un aparato interior puede controlarse adecuadamente mediante un primer controlador de caudal.
El documento de patente US 6293 123 B1 da a conocer un aparato de refrigeración según el preámbulo de la reivindicación 1.
Lista de referencias
Documento de patente
DOCUMENTO DE PATENTE 1: Publicación de patente japonesa n° 2006-300507
Documento de Patente 2: WO 2008/029678 A1
Documento de Patente 3: JP H06265232 A
Compendio de la invención
Problema técnico
En el aparato de refrigeración según el DOCUMENTO DE PATENTE 1, el refrigerante ramificado que ha realizado el subenfriamiento en el intercambiador de calor de subenfriamiento fluye hacia el lado de succión del compresor, o el refrigerante ramificado se inyecta en el compresor desde el lado de succión del mismo. Por lo tanto, la cantidad de refrigerante que fluye desde el intercambiador de calor del lado de utilización hacia el lado de succión del compresor disminuye, disminuyendo así el caudal de un refrigerante que circula a través del intercambiador de calor del lado de utilización y, por lo tanto, dificultando la mejora de la capacidad de enfriamiento.
Por lo tanto, para evitar la reducción en el caudal de un refrigerante que circula a través del intercambiador de calor del lado de utilización, se emplea lo que se denomina sistema economizador, diseñado de tal manera que se inyecta el refrigerante ramificado después del subenfriamiento en el intercambiador de calor de subenfriamiento, no en el compresor desde el lado de succión del mismo, sino en una cámara de compresión (toma intermedia del compresor) en medio de la compresión. En este caso, se mantiene la cantidad de refrigerante aspirado en el compresor y, por lo tanto, el caudal de un refrigerante que circula a través del intercambiador de calor del lado de utilización se mantiene sin una caída. Como resultado, la capacidad de enfriamiento del intercambiador de calor del lado de utilización puede ciertamente ser mejorada por un equivalente al subenfriamiento dado a un refrigerante en el intercambiador de calor de subenfriamiento. En el compresor, la cantidad de refrigerante aumenta en la cantidad de la inyección en la toma intermedia para aumentar el trabajo realizado en la compresión.
Además, el aparato de refrigeración según el DOCUMENTO DE PATENTE 1 generalmente controla la apertura de la válvula de expansión de subenfriamiento de modo que el grado de subenfriamiento de un refrigerante líquido se mantenga a un valor constante. En otras palabras, el grado de subenfriamiento del refrigerante líquido se mantiene constante independientemente de la carga de enfriamiento en el intercambiador de calor del lado de utilización. En consecuencia, cuando la carga de enfriamiento del intercambiador de calor del lado de utilización es por ejemplo, ligera, el refrigerante ramificado puede fluir en cantidad excesiva al intercambiador de calor de subenfriamiento. Por lo tanto, en el aparato de refrigeración provisto con el sistema economizador anterior, independientemente de una carga de enfriamiento ligera, el refrigerante inyectado en la toma intermedia del compresor aumenta en cantidad. Como resultado, el trabajo realizado por el compresor aumenta inútilmente, lo que dificulta el ahorro de energía.
En vista de lo anterior, es un objeto de la presente invención proporcionar un aparato de refrigeración que incluye un sistema economizador que inyecta un refrigerante ramificado que ha realizado un subenfriamiento en un intercambiador de calor de subenfriamiento en una toma intermedia de un compresor y es capaz de optimizar el trabajo realizado por el compresor y ahorrar energía.
Solución al problema
Se proporciona un aparato de refrigeración según la reivindicación 1 para lograr el objeto de la invención mencionado anteriormente. El aparato (1) de refrigeración provisto de un denominado sistema economizador según la presente invención está diseñado para controlar la temperatura de subenfriamiento de un intercambiador (28) de calor de subenfriamiento según el grado de una carga de enfriamiento.
Específicamente, un aparato de refrigeración según un primer aspecto de la presente invención incluye: un circuito refrigerante (10) para realizar un ciclo de refrigeración, formándose el circuito refrigerante (10) conectando un compresor (21a, 21b, 21c), un intercambiador (25) de calor del lado de la fuente de calor y un intercambiador (53) de calor del lado de utilización, en el que el circuito refrigerante (10) incluye una tubería (34) en ramificación utilizada para ramificar un refrigerante líquido dentro de una tubería (33) de líquido y provisto de una válvula (29) de expansión de subenfriamiento; y un intercambiador (28) de calor de subenfriamiento provisto a lo largo de la tubería (33) de líquido y subenfriando un refrigerante líquido dentro de la tubería (33) de líquido con un refrigerante ramificado que fluye hacia dentro desde la tubería (34) en ramificación, e inyectándose el refrigerante ramificado después del subenfriamiento en una cámara de compresión de presión intermedia del compresor (21a, 21b, 21c). A continuación, el aparato de refrigeración según el primer aspecto incluye un controlador (80) que ejecuta un modo de control de la temperatura del líquido para determinar una temperatura diana del refrigerante líquido dentro de la tubería (33) de líquido después del subenfriamiento según una carga de enfriamiento en el intercambiador (53) de calor del lado de utilización y el control de la apertura de la válvula (29) de expansión de subenfriamiento de manera que la temperatura del refrigerante líquido dentro de la tubería (33) de líquido después del subenfriamiento se convierta en la temperatura diana.
Según el primer aspecto, una parte (refrigerante ramificado) de un refrigerante líquido condensado en el intercambiador (25) de calor del lado de la fuente de calor fluye a la tubería (34) en ramificación y sufre una reducción de presión en la válvula (29) de expansión de subenfriamiento. El refrigerante ramificado que ha sufrido la reducción de presión fluye hacia el intercambiador (28) de calor de subenfriamiento y realiza un intercambio de calor con un refrigerante líquido dentro de la tubería (33) de líquido y, por lo tanto, el refrigerante líquido dentro de la tubería (33) de líquido se subenfría. El refrigerante líquido subenfriado fluye hacia el intercambiador (53) de calor del lado de utilización y ahí se evapora. En el intercambiador (53) de calor del lado de utilización, el refrigerante líquido tiene una mayor cantidad de calor en un equivalente al subenfriamiento para que se pueda obtener una mayor capacidad de enfriamiento. Por otro lado, el refrigerante ramificado que ha realizado el subenfriamiento es inyectado en una cámara de compresión de presión intermedia del compresor (21a, 21b, 21c). La temperatura del refrigerante de presión intermedia es inferior a la temperatura de un gas descargado por el compresor (21a, 21b, 21c) y, por lo tanto, disminuye la temperatura del gas descargado. Por lo tanto, el circuito refrigerante (10) del primer aspecto está provisto de lo que se denomina sistema economizador (circuito economizador).
En el aparato de refrigeración del primer aspecto, la apertura de la válvula (29) de expansión de subenfriamiento se regula según la carga de enfriamiento del intercambiador (53) de calor del lado de utilización, o la capacidad de enfriamiento requerida en el intercambiador (53) de calor del lado de utilización. Específicamente, si la carga de enfriamiento es pesada, la temperatura diana del refrigerante líquido subenfriado en el intercambiador (28) de calor de subenfriamiento se configura baja, mientras que si la carga de enfriamiento es ligera, la temperatura diana se configura alta. La apertura de la válvula (29) de expansión de subenfriamiento se configura de manera que se estreche a medida que aumente la temperatura diana. Por lo tanto, a medida que la carga de enfriamiento se hace más ligera, la apertura de la válvula (29) de expansión de subenfriamiento se estrecha para disminuir el caudal del refrigerante ramificado que fluye hacia el intercambiador (28) de calor de subenfriamiento. Por lo tanto, a medida que la carga de enfriamiento se hace más ligera, el caudal del refrigerante ramificado inyectado en el compresor (21a, 21b, 21c) disminuye para disminuir el trabajo requerido del compresor (21a, 21b, 21c). Por el contrario, a medida que la carga de enfriamiento se vuelve más pesada, la apertura de la válvula (29) de expansión de subenfriamiento se ensancha para aumentar el caudal del refrigerante ramificado que fluye hacia el intercambiador (28) de calor de subenfriamiento. Por lo tanto, a medida que la carga de enfriamiento se vuelve más pesada, el caudal del refrigerante ramificado inyectado en el compresor (21a, 21b, 21c) aumenta para aumentar el trabajo requerido del compresor (21a, 21b, 21c).
Según un segundo aspecto de la presente invención, en el aparato de refrigeración del primer aspecto, el controlador (80) establece una frecuencia de funcionamiento del compresor (21a, 21b, 21c) según una carga de enfriamiento en el intercambiador (53) de calor del lado de utilización y determina la temperatura diana en función de la frecuencia de funcionamiento del compresor (21a, 21b, 21c).
Según el segundo aspecto, a medida que la carga de enfriamiento del intercambiador (53) de calor del lado de utilización se vuelve más pesada, la frecuencia de funcionamiento del compresor (21a, 21b, 21c) se eleva para aumentar el caudal del refrigerante que circula a través del intercambiador (53) de calor del lado de utilización. Luego, cuando la frecuencia de funcionamiento del compresor (21a, 21b, 21c) es alta, la temperatura diana del refrigerante líquido subenfriado se configura baja, mientras que cuando la frecuencia de operación del compresor (21a, 21b, 21c) es baja, la temperatura diana del refrigerante líquido subenfriado es alta.
Según un tercer aspecto de la presente invención, en el aparato de refrigeración del segundo aspecto, el controlador (80) establece una temperatura más alta en un valor predeterminado que una temperatura del aire exterior como un valor límite inferior de la temperatura diana.
Según el tercer aspecto, la temperatura del refrigerante líquido subenfriado se vuelve constantemente igual o mayor que la temperatura del aire exterior. Por lo tanto, cuando el refrigerante líquido subenfriado fluye, por ejemplo, desde el exterior a través de la tubería de conexión hacia el intercambiador interior (53) de calor del lado de utilización, se supone que el refrigerante líquido que fluye a través de la tubería de conexión no absorbe el calor del aire exterior. En otras palabras, el refrigerante líquido subenfriado no se calienta con el aire exterior.
Según un cuarto aspecto de la presente invención, en el aparato de refrigeración del segundo o tercer aspecto, se proporcionan una pluralidad de compresores (21a, 21b, 21c) y se conectan en paralelo entre sí, y el controlador (80) determina la temperatura diana en función de la frecuencia de funcionamiento total de la pluralidad de los compresores (21a, 21b, 21c).
Según el cuarto aspecto, la pluralidad de compresores (21a, 21b, 21c) se proporcionan en paralelo entre sí y, por lo tanto, la temperatura diana se configura en función del valor total de las frecuencias de funcionamiento de los compresores (21a, 21b, 21c). La temperatura diana se configura baja cuando la frecuencia total de operación es alta, mientras que la temperatura diana se configura alta cuando la frecuencia total de operación es baja.
Según un quinto aspecto de la presente invención, en el aparato de refrigeración de uno de los aspectos primero a cuarto, el controlador (80) deja de ejecutar el modo de control de la temperatura del líquido si un refrigerante descargado del compresor (21a, 21b, 21c) entra en un estado de mojabilidad anormal o un estado de sobrecalentamiento anormal y ejecuta un modo de control de la temperatura de descarga para controlar la apertura de la válvula (29) de expansión de subenfriamiento de modo que la temperatura de una tubería de descarga del compresor (21 a, 21 b, 21c) se convierte en una temperatura diana preestablecida.
Según el quinto aspecto, si el sobrecalentamiento del refrigerante descargado desde el compresor (21a, 21b, 21c) se vuelve anormalmente alto (estado de sobrecalentamiento anormal) o el sobrecalentamiento se vuelve anormalmente bajo (estado de mojabilidad anormal), la apertura de la válvula (29) de expansión de subenfriamiento se controla. Por ejemplo, si el refrigerante descargado entra en un estado anormal de sobrecalentamiento, la apertura de la válvula (29) de expansión de subenfriamiento se ensancha para aumentar el caudal del refrigerante ramificado inyectado en el compresor (21a, 21b, 21c). Por el contrario, si el refrigerante descargado entra en un estado de mojabilidad anormal, la apertura de la válvula (29) de expansión de subenfriamiento se estrecha para reducir el caudal del refrigerante ramificado inyectado en el compresor (21a, 21b, 21c).
Ventajas de la invención
Como se describió anteriormente, según la presente invención, la temperatura diana del refrigerante líquido subenfriado se determina según la carga de enfriamiento, y luego, la apertura de la válvula (29) de expansión de subenfriamiento se controla de tal manera que la temperatura del refrigerante líquido subenfriado se convierte en la temperatura diana. Por lo tanto, el grado de subenfriamiento del refrigerante líquido se puede ajustar según la carga de enfriamiento. Específicamente, cuando la carga de enfriamiento es ligera, el caudal del refrigerante ramificado hacia el intercambiador (28) de calor de subenfriamiento se reduce para disminuir el grado de subenfriamiento. En este caso, el caudal del refrigerante ramificado inyectado en la cámara de compresión de presión intermedia del compresor (21 a, 21b, 21c) cae, y por lo tanto, el caudal del refrigerante cae en el compresor (21a, 21b, 21c) para disminuir el trabajo realizado por el compresor (21a, 21b, 21c). En resumen, el trabajo realizado por el compresor (21a, 21b, 21c) puede ajustarse adecuadamente según la carga de enfriamiento, ahorrando así energía.
Además, según el segundo aspecto, cuando se configura una frecuencia de funcionamiento del compresor (21 a, 21 b, 21c) según la carga de enfriamiento, la temperatura diana se determina en función de la frecuencia de funcionamiento. Por lo tanto, la temperatura diana correspondiente a la carga de enfriamiento se puede determinar fácilmente utilizando la configuración simple.
Además, según el tercer aspecto, se configura como un valor límite inferior de la temperatura diana una temperatura superior en un valor predeterminado a la temperatura del aire exterior. Por lo tanto, la temperatura del refrigerante líquido subenfriado se vuelve constantemente más alta que la temperatura del aire exterior, evitando así que el refrigerante líquido subenfriado absorba el calor del aire exterior o se caliente con el aire exterior, por ejemplo, cuando el refrigerante líquido subenfriado fluye a través de la tubería de conexión que conecta una unidad de fuente de calor que aloja el compresor (21a, 21 b, 21 c) o el intercambiador (25) de calor del lado de la fuente de calor y una unidad de utilización que aloja el intercambiador (53) de calor del lado de utilización. En consecuencia, se puede evitar que el refrigerante líquido subenfriado sufra una pérdida de calor, lo que hace que la operación sea más eficiente y ahorre más energía.
Además, según el cuarto aspecto, la pluralidad de compresores (21a, 21b, 21c) están conectados en paralelo y la temperatura diana se determina en función de la frecuencia de funcionamiento total de los compresores (21a, 21b, 21c). Por lo tanto, aunque se proporcione la pluralidad de compresores (21a, 21b, 21c), se puede determinar la temperatura diana más adecuada para la carga de enfriamiento, con el consiguiente ahorro de energía.
Además, según el quinto aspecto, se proporciona el modo de control de la temperatura de descarga, así como el modo de control de la temperatura del líquido, lo que permite ajustar el grado de subenfriamiento del refrigerante líquido según la carga de enfriamiento mientras se evita que el refrigerante de descarga llegue anormalmente a un estado de mojabilidad o a un estado de sobrecalentamiento. Como resultado, se puede mejorar la fiabilidad.
Breve descripción de los dibujos
[FIG. 1] La Figura 1 es un diagrama del sistema de tuberías que muestra una configuración de un aparato de refrigeración según una realización de la presente invención.
[FIG. 2] La Figura 2 es un diagrama del sistema de tuberías que muestra un flujo de refrigerante en una operación de enfriamiento según la realización.
[FIG. 3] La Figura 3 es un diagrama de Mollier que muestra un estado del refrigerante en un circuito refrigerante.
[FIG. 4] La Figura 4 es un diagrama de flujo que muestra una operación de control ejecutada por un controlador.
[FIG. 5] La Figura 5 es un diagrama de flujo que muestra una operación de control en un primer modo de control ejecutado por el controlador.
[FIG. 6] La Figura 6 es un diagrama de flujo que muestra una operación de control en un segundo modo de control ejecutado por el controlador.
[FIG. 7] La Figura 7 es una representación gráfica que muestra el segundo modo de control del controlador.
Descripción de realizaciones
A continuación se describirán en detalle realizaciones de la presente invención con referencia a los dibujos.
<Configuración general>
Como se muestra en la Figura 1, un aparato (1) de refrigeración según una realización de la presente invención incluye: una unidad exterior (2) al armario; dos unidades interiores (3) del armario conectadas a la unidad exterior (2) al armario, estando las unidades interiores (3) del armario en paralelo entre sí; y un controlador (80). El aparato (1) de refrigeración es del tipo denominado separado y se forma conectando la unidad exterior (2) al armario y las unidades interiores (3) del armario mediante una tubería (14) de conexión del lado del líquido y una tubería (15) de conexión del lado del gas. El aparato (1) de refrigeración está diseñado para enfriar el interior de un armario refrigerado.
La unidad exterior (2) al armario incluye un circuito exterior (20) al armario y las unidades interiores (3) del armario incluyen cada una un circuito interior (50) del armario. En el aparato (1) de refrigeración, el circuito exterior (20) al armario y cada circuito interior (50) del armario están conectados por la tubería (14, 15) de conexión para formar un circuito refrigerante (10) para realizar un ciclo de refrigeración por compresión de vapor.
El circuito exterior (20) al armario está provisto en cada parte extrema del mismo de una válvula (11, 12) de cierre. Un extremo de la tubería (14) de conexión del lado del líquido está conectado a una válvula (11) de cierre y el otro extremo de la misma se ramifica en dos direcciones y está conectado al extremo del lado del líquido de cada circuito interior (50) del armario. Un extremo de la tubería (15) de conexión del lado del gas está conectado a la otra válvula (12) de cierre y el otro extremo de la misma se ramifica en dos direcciones y está conectado al extremo del lado del gas de cada circuito interior (50) del armario.
<Unidad exterior al armario>
El circuito exterior (20) al armario de la unidad exterior (2) al armario está provisto de tres compresores (21a, 21b, 21c), una válvula (24) de cuatro vías, un intercambiador (25) de calor exterior al armario, un receptor (27), un intercambiador (28) de calor de subenfriamiento, una válvula (29) de expansión de subenfriamiento y una válvula (31) de expansión exterior al armario.
Los tres compresores (21a, 21b, 21c) son el compresor (21a) de capacidad variable, el primer compresor (21b) de capacidad fija y el segundo compresor (21c) de capacidad fija y están conectados en paralelo entre sí. Cada compresor (21a, 21b, 21c) está formado por un compresor hermético tipo espiral de tipo cúpula de alta presión. Específicamente, cada compresor (21 a, 21 b, 21c) aloja, en la carcasa del mismo, principalmente un mecanismo de compresión de tipo espiral y un motor eléctrico que acciona el mecanismo de compresión (no mostrado). En cada compresor (21a, 21b, 21c), se comprime un refrigerante que fluye, respectivamente, a través de una tubería (23a, 23b, 23c) de succión (descrita más adelante) y es directamente aspirado en una cámara de compresión del mecanismo de compresión, descargado posteriormente una vez que está en el espacio interior de la carcasa, y, luego, fluye, respectivamente, a través de una tubería (22a, 22b, 22c) de descarga (descrita más adelante). En el compresor (21a) de capacidad variable, se cambia la frecuencia de salida del inversor para cambiar la velocidad de rotación del motor eléctrico, lo que hace que la capacidad del mismo sea variable. En cada uno del primer compresor (21b) de capacidad fija y el segundo compresor (21c) de capacidad fija, el motor eléctrico funciona constantemente a una velocidad de rotación fija, lo que hace que su capacidad sea invariable.
Cada uno de los compresores (21a, 21b, 21c) está dotado, en el lado de descarga, respectivamente, de la tubería (22a, 22b, 22c) de descarga conectada a ellos. Las tuberías (22a, 22b, 22c) de descarga están provistas de una válvula de retención (CV) y están conectadas a través de una tubería (22) de confluencia de descarga a una primera toma de la válvula (24) de cuatro vías. La válvula de retención (CV) permite solo el flujo de un refrigerante desde cada compresor (21a, 21b, 21c) hacia la tubería (22) de confluencia de descarga.
Por otro lado, cada uno de los compresores (21a, 21b, 21c) está dotado, en el lado de succión, respectivamente, de la tubería (23a, 23b, 23c) de succión conectada a ellos. Las tuberías (23a, 23b, 23c) de succión están conectadas a través de una tubería (23) de confluencia de succión a una segunda toma de la válvula (24) de cuatro vías.
La válvula (24) de cuatro vías está conectada en una tercera toma de la misma a un extremo (el lado del gas) del intercambiador (25) de calor exterior al armario y en una cuarta toma de la misma a la válvula (12) de cierre. La válvula (24) de cuatro vías está diseñada para cambiar de un primer estado (mostrado por líneas continuas en la Figura 1), en el que la primera toma se comunica con la tercera toma y la segunda toma se comunica con la cuarta toma, a un segundo estado (mostrado por líneas discontinuas en la Figura 1), en el que la primera toma se comunica con la cuarta toma y la segunda toma se comunica con la tercera toma, y viceversa.
El otro extremo (el lado del líquido) del intercambiador (25) de calor exterior al armario está conectado a través de una primera tubería (32) de líquido a la parte superior del receptor (27). El intercambiador (25) de calor exterior al armario es un intercambiador de calor de aletas y tubos de tipo aleta transversal y corresponde al intercambiador de calor del lado de la fuente de calor. El intercambiador (25) de calor exterior al armario está provisto cerca de un ventilador exterior (26) al armario y, por lo tanto, hace un intercambio de calor entre el refrigerante dentro del mismo y el aire exterior al armario enviado por el ventilador exterior (26) al armario. La primera tubería (32) de líquido está provista de una válvula de retención (CV) que permite solo el flujo de un refrigerante hacia el receptor (27).
El anterior intercambiador (28) de calor de subenfriamiento incluye un recorrido (28a) de flujo del lado de alta presión y un recorrido (28b) de flujo del lado de baja presión. El extremo de entrada del recorrido (28a) de flujo del lado de alta presión está conectado a la parte inferior del receptor (27), mientras que el extremo de salida del mismo está conectado a través de una segunda tubería (33) de líquido a la válvula (11) de cierre. La segunda tubería (33) de líquido está provista de una válvula de retención (CV) que permite solo el flujo de un refrigerante hacia la válvula (11) de cierre. Por otro lado, el extremo de entrada del recorrido (28b) de flujo del lado de baja presión está conectado a la segunda tubería (33) de líquido a través de una primera tubería (34) en ramificación como tubería en ramificación de la presente invención. La primera tubería (34) en ramificación se ramifica desde la segunda tubería (33) de líquido en una posición aguas arriba de la válvula de retención (CV) de la misma. La primera tubería (34) en ramificación está provista de la válvula (29) de expansión de subenfriamiento formada por una válvula de expansión electrónica de apertura variable. El extremo de salida del recorrido (28b) de flujo del lado de baja presión está conectado al extremo (extremo de entrada) de una tubería (37) de inyección. El intercambiador (28) de calor de subenfriamiento es, por ejemplo, un intercambiador de calor de tipo placa y realiza un intercambio de calor entre refrigerantes que fluyen a través del recorrido (28a) de flujo del lado de alta presión y el recorrido (28b) de flujo del lado de baja presión.
El otro extremo (el extremo de salida) de la tubería (37) de inyección se ramifica en tres tuberías (37a, 37b, 37c) de inyección en ramificación que se comunican, respectivamente, con las cámaras de compresión de presión intermedia conectadas a los compresores (21a, 21b, 21c). En otras palabras, las tuberías (37, 37a, 37b, 37c) de inyección forman un circuito de inyección para inyectar un refrigerante gaseoso desde el intercambiador (28) de calor de subenfriamiento en las cámaras de compresión de presión intermedia en los mecanismos de compresión de los compresores (21a, 21b, 21c), respectivamente. Esta formación está diseñada como lo que se denomina sistema economizador. Las tuberías (37b, 37c) de inyección en ramificación conectadas, respectivamente, a los compresores de capacidad fija (21b, 21c) están provistas de una válvula de retención (CV) y una válvula de solenoide (SV), en este orden, desde el lado del compresor (21b, 21c).
El receptor (27) está dispuesto, como se describió anteriormente, entre el intercambiador (25) de calor exterior al armario y el intercambiador (28) de calor de subenfriamiento y almacena temporalmente un refrigerante de alta presión condensado en el intercambiador (25) de calor exterior al armario. En la parte superior del receptor (27), se conecta un extremo de una tubería (41) de purga de gas y la tubería (41) de purga de gas está provisto de una válvula de solenoide (SV). El otro extremo de la tubería (41) de purga de gas está conectado a una parte media de la tubería (37) de inyección. Cuando se abre la válvula de solenoide (SV), la tubería (41) de purga de gas envía un refrigerante de gas desde el receptor (27) a la tubería (37) de inyección.
Un extremo de una segunda tubería (35) en ramificación está conectado entre la válvula de retención (CV) y la válvula (11) de cierre de la segunda tubería (33) de líquido mientras que el otro extremo de la misma está conectado al lado aguas abajo de la válvula de retención (CV) de la primera tubería (32) de líquido. La segunda tubería (35) en ramificación está provista de una válvula de retención (CV) que permite solo el flujo de un refrigerante hacia la primera tubería (32) de líquido. Entre la primera tubería (32) de líquido y la segunda tubería (33) de líquido está conectada a una tercera tubería (36) en ramificación que circunvala el receptor (27) y el intercambiador (28) de calor de subenfriamiento. Específicamente, un extremo de la tercera tubería (36) en ramificación está conectado al lado aguas arriba de la válvula de retención (CV) de la primera tubería (32) de líquido, mientras que el otro extremo de la misma está conectado al lado aguas arriba de la segunda tubería (33) de líquido desde la parte de conexión de la segunda tubería (33) de líquido y la primera tubería (34) en ramificación. La tercera tubería (36) en ramificación está provista de la válvula (31) de expansión exterior al armario formada por una válvula de expansión electrónica de apertura ajustable y correspondiente a una válvula de expansión del lado de la fuente de calor.
Las anteriores tuberías (22a, 22b, 22c) de descarga están provistas, respectivamente, de un separador (38a, 38b, 38c) de aceite en el lado aguas arriba de la válvula de retención (CV). El separador (38a, 38b, 38c) de aceite separa el aceite de la máquina de refrigeración de un refrigerante descargado, respectivamente, por el compresor (21 a, 21 b, 21c). A los separadores (38a, 38b, 38c) de aceite se conectan, respectivamente, tuberías (39a, 39b, 39c) de retorno de aceite, y las tres tuberías (39a, 39b, 39c) de retorno de aceite se unen al extremo (el extremo de entrada) de una tubería (39) de confluencia de retorno de aceite. El otro extremo (el extremo de salida) de la tubería (39) de confluencia de retorno de aceite está conectado a la parte de conexión de la tubería (37) de inyección y a la tubería (41) de purga de gas. En otras palabras, la tubería (39) de confluencia de retorno de aceite se comunica con la cámara de compresión de presión intermedia de cada compresor (21a, 21b, 21c). La tubería (39a) de retorno de aceite para el compresor (21a) de capacidad variable está provista de un tubo capilar (CP), y las tuberías (39b, 39c) de retorno de aceite para los compresores de capacidad fija (21b, 21c) están provistas cada una con una válvula de retención (CV) y un tubo capilar (CP), en este orden, desde el lado del separador (38b, 38c) de aceite. La válvula de retención (CV) permite solo el flujo de aceite de la máquina de refrigeración hacia la tubería (39) de confluencia de retorno de aceite.
Cada tubería (39a, 39b, 39c) de retorno de aceite y la tubería (39) de confluencia de retorno de aceite constituyen un paso de retorno de aceite para devolver el aceite de la máquina de refrigeración separado por cada separador (38a, 38b, 38c) de aceite a la cámara de compresión de presión intermedia de cada compresor (21 a, 21b, 21c). Por lo tanto, el aceite de la máquina de refrigeración que sale del separador (38a, 38b, 38c) de aceite regresa no a la tubería (23a, 23b, 23c) de succión, sino a la cámara de compresión de presión intermedia, evitando así que el aceite de la máquina de refrigeración se enfríe con un refrigerante de baja presión, elevando el coeficiente de viscosidad del mismo.
El anterior circuito exterior (20) al armario está provisto de diversos sensores y presostatos. Específicamente, las tuberías (22a, 22b, 22c) de descarga están provistas de un sensor (61) de temperatura de la tubería de descarga y un presostato (62) de alta presión. El sensor (61) de temperatura de la tubería de descarga detecta la temperatura de la tubería (22a, 22b, 22c) de descarga. El presostato (62) de alta presión detecta una presión de descarga para detener el aparato (1) de refrigeración en caso de emergencia si la presión de descarga es una presión alta anormal. La tubería (23) de confluencia de succión está provista de un sensor (63) de temperatura de la tubería de succión que detecta la temperatura de la tubería (23) de confluencia de succión. A continuación, se proporciona un sensor (64) de presión de descarga que detecta la presión de descarga de los compresores (21a, 21b, 21c) en la posición de confluencia (es decir, el extremo de entrada de la tubería (22) de confluencia de descarga) de las tuberías (22a, 22b, 22c) de descarga. Además, se proporciona un sensor (65) de presión de succión que detecta la presión de succión de los compresores (21a, 21b, 21c) en la posición de confluencia de las tuberías (23a, 23b, 23c) de succión. Cerca del ventilador exterior (26) al armario, se proporciona un sensor (67) de temperatura del aire exterior que detecta la temperatura del aire exterior.
La anterior segunda tubería (33) de líquido está provista de un sensor (68) de temperatura del líquido que corresponde a un medio de detección de temperatura para detectar la temperatura de un refrigerante líquido.
<Unidad interior del armario>
Las dos unidades interiores (3) del armario están configuradas de la misma manera y cada una incluye el circuito interior (50) del armario. El circuito interior (50) del armario está provisto de una tubería (51) de calentamiento, una válvula (52) de expansión interior del armario y un intercambiador (53) de calor interior del armario, en este orden, desde el lado del líquido hacia el lado del gas del mismo.
La válvula (52) de expansión interior del armario está formada por una válvula de expansión electrónica de apertura ajustable y corresponde a una válvula de expansión del lado de utilización. El intercambiador (53) de calor interior del armario es un intercambiador de calor de aletas y tubos de tipo aleta transversal y corresponde al intercambiador de calor del lado de utilización de la presente invención. El intercambiador (53) de calor interior del armario está provisto cerca de un ventilador interior (54) del armario y, por lo tanto, realiza un intercambio de calor entre un refrigerante dentro del mismo y el aire interior del armario enviado por el ventilador interior (54) del armario.
Debajo se proporciona el intercambiador (53) de calor interior del armario con una bandeja (55) de drenaje que tiene la tubería (51) de calentamiento en su interior. La bandeja (55) de drenaje se usa para recoger gotas de rocío que caen del intercambiador (53) de calor interior del armario. En la bandeja (55) de drenaje, las gotas de rocío se congelan, formando una masa de hielo y luego el calor de un refrigerante que fluye a través de la tubería (51) de calentamiento derrite la masa de hielo.
El circuito interior (50) del armario está provisto de tres sensores de temperatura. Específicamente, se proporciona un sensor (72) de temperatura de evaporación que detecta la temperatura de evaporación del refrigerante en la tubería de transferencia de calor del intercambiador (53) de calor interior del armario, se proporciona un sensor (73) de temperatura de refrigerante que detecta la temperatura de un refrigerante gaseoso cerca del extremo del lado del gas del circuito interior (50) del armario, y se proporciona un sensor (74) de la temperatura interior del armario, que detecta la temperatura interior del armario cerca del ventilador interior (54) del armario.
<Controlador>
El controlador (80) corresponde a una sección de control que controla el funcionamiento del aparato (1) de refrigeración y, específicamente, controla el accionamiento de los compresores (21a, 21b, 21c) y los ventiladores (26, 54) y conmuta las diversas válvulas (24, 29, 31,52, SV) o ajusta su apertura. Además, se introducen en el controlador (80) los valores detectados por los anteriores sensores (61-69, 71-74) y el presostato (62) de alta presión.
Como características de la presente invención, el controlador (80) incluye un primer modo de control y un segundo modo de control como control de la apertura de la válvula (29) de expansión de subenfriamiento. El primer modo de control es un modo, si el sobrecalentamiento del refrigerante descargado de cada compresor (21a, 21b, 21c) entra en un estado anormal, de controlar luego la apertura de la válvula (29) de expansión de subenfriamiento y, por lo tanto, devolver a un estado normal el sobrecalentamiento del refrigerante descargado. El segundo modo de control es un modo, según una carga de enfriamiento en el intercambiador (53) de calor interior del armario, de controlar la apertura de la válvula (29) de expansión de subenfriamiento y, por lo tanto, ajustar la temperatura del refrigerante líquido subenfriado en el intercambiador (28) de calor de subenfriamiento. El primer modo de control y el segundo modo de control corresponden al modo de control de la temperatura de descarga y al modo de control de la temperatura del líquido de la presente invención, respectivamente. Más adelante se describirá una operación de control específica del controlador (80).
-Operación-
A continuación, se describirá un funcionamiento del aparato (1) de refrigeración con referencia a las Figuras 2 y 3. El aparato (1) de refrigeración realiza una operación de enfriamiento para mantener el interior de un armario refrigerado a una temperatura predeterminada (por ejemplo, 5°C). Al menos uno de los tres compresores (21a, 21b, 21c) entra en funcionamiento y, por lo tanto, cada unidad interior (3) del armario enfría el interior del armario refrigerado.
<Operación de enfriamiento>
En la operación de enfriamiento, al menos uno de los tres compresores (21a, 21b, 21c) es accionado y, por lo tanto, cada unidad interior (3) del armario enfría el interior del armario refrigerado. Aquí, se dará una descripción del caso en el que se accionan los tres compresores (21a, 21b, 21c). En la operación de enfriamiento, la válvula (24) de cuatro vías se configura en el primer estado (mostrado en la Figura 2), se ajustan adecuadamente las aperturas de la válvula (29) de expansión de subenfriamiento y la válvula (52) de expansión interior del armario mientras que la válvula (31) de expansión exterior al armario está completamente cerrada, y cada válvula de solenoide (SV) se abre y se cierra según las condiciones de operación.
En la operación de enfriamiento, se realiza un ciclo de refrigeración por compresión de vapor a través del circuito refrigerante (10) en el que el intercambiador (25) de calor exterior al armario funciona como un condensador y el intercambiador (53) de calor interior del armario funciona como un evaporador. En otras palabras, los tres compresores (21a, 21b, 21c) son accionados, y por lo tanto, el refrigerante fluye a través del circuito refrigerante (10) en las direcciones que se muestran mediante flechas de línea continua de la Figura 2.
Específicamente, cada compresor (21a, 21b, 21c) descarga, respectivamente, en la tubería (22a, 22b, 22c) de descarga (posición A de la Figura 3) un refrigerante de gas a alta temperatura y alta presión comprimido por el mecanismo de compresión. A continuación, el gas refrigerante dentro de cada tubería (22a, 22b, 22c) de descarga fluye hacia la tubería (22) de confluencia de descarga. En este momento, cada separador (38a, 38b, 38c) de aceite separa el aceite de la máquina de refrigeración del refrigerante descargado que fluye hacia él y almacena el aceite de la máquina de refrigeración. El aceite de la máquina de refrigeración almacenado en cada separador (38a, 38b, 38c) de aceite fluye hacia la tubería (37) de inyección, respectivamente, a través de cada una de las tres tuberías (39a, 39b, 39c) de retorno de aceite y la tubería (39) de confluencia de retorno de aceite.
El refrigerante que fluye hacia la tubería (22) de confluencia de descarga fluye a través de la válvula (24) de cuatro vías hacia el intercambiador (25) de calor exterior al armario. En el intercambiador (25) de calor exterior al armario, el refrigerante se condensa a través de un intercambio de calor con aire exterior al armario (posición B de la Figura 3). El refrigerante condensado fluye a través de la primera tubería (32) de líquido, el receptor (27) y el recorrido (28a) de flujo del lado de alta presión del intercambiador (28) de calor de subenfriamiento, en este orden, a la segunda tubería (33) de líquido. Una parte del refrigerante que fluye hacia la segunda tubería (33) de líquido fluye hacia la primera tubería (34) en ramificación y el resto fluye hacia la tubería (14) de conexión del lado del líquido.
El refrigerante (el refrigerante ramificado) que fluye hacia la primera tubería (34) en ramificación sufre una reducción de presión en la válvula (29) de expansión de subenfriamiento y luego fluye hacia el recorrido (28b) de flujo del lado de baja presión del intercambiador (28) de calor de subenfriamiento) (posición F de la Figura 3). El intercambiador (28) de calor de subenfriamiento realiza un intercambio de calor entre el refrigerante dentro del recorrido (28a) de flujo del lado de alta presión y el refrigerante (el refrigerante ramificado) dentro del recorrido (28b) de flujo del lado de baja presión. Por lo tanto, el refrigerante dentro del recorrido (28a) de flujo del lado de alta presión se subenfría (posición C de la Figura 3) y el refrigerante dentro del recorrido (28b) de flujo del lado de baja presión se evapora (posición G de la Figura 3). El gas refrigerante evaporado en el recorrido (28b) de flujo del lado de baja presión fluye hacia la tubería de inyección (37). Por lo tanto, el refrigerante líquido subenfriado en el intercambiador (28) de calor de subenfriamiento fluye hacia la tubería (14) de conexión del lado del líquido.
Como se describió anteriormente, una parte del refrigerante condensado en el intercambiador (25) de calor exterior al armario fluye hacia la tubería (37) de inyección, reduciendo así el caudal del refrigerante que fluye hacia la tubería (14) de conexión del lado del líquido. Sin embargo, el refrigerante líquido que fluye hacia la tubería (14) de conexión del lado del líquido tiene una mayor cantidad de calor en un equivalente al subenfriamiento, evitando así una disminución en la capacidad de enfriamiento del intercambiador (53) de calor interior del armario descrito más adelante.
El refrigerante que fluye hacia la tubería (14) de conexión del lado del líquido se ramifica hacia los circuitos interiores (50) del armario, y el refrigerante que fluye hacia cada circuito interior (50) del armario fluye a través de la tubería (51) de calentamiento. En este momento, en la bandeja (55) de drenaje, usando el refrigerante dentro de la tubería (51) de calentamiento, se derrite un trozo de hielo formado cuando se congelan las gotas de rocío. Esto enfría adicionalmente el refrigerante que fluye a través de la tubería (51) de calentamiento (no mostrada en la Figura 3). El refrigerante que fluye a través de la tubería (51) de calentamiento sufre una reducción de presión en la válvula (52) de expansión interior del armario (posición D de la Figura 3) y luego fluye hacia el intercambiador (53) de calor interior del armario. En el intercambiador (53) de calor interior del armario, el refrigerante se evapora a través de un intercambio de calor con aire interior del armario (posición E de la Figura 3) para enfriar el aire interior del armario.
El refrigerante evaporado en cada intercambiador (53) de calor interior del armario fluye a través de la tubería (15) de conexión del lado del gas nuevamente hacia el circuito exterior (20) al armario. El refrigerante que fluye hacia el circuito exterior (20) al armario fluye a través de la válvula (24) de cuatro vías hacia la tubería (23) de confluencia de succión y es aspirado desde las tuberías (23a, 23b, 23c) de succión hacia, respectivamente, los compresores (21a, 21b, 21c). El refrigerante aspirado en los compresores (21a, 21b, 21c) se comprime y luego se descarga nuevamente. A continuación, se repite esta circulación.
Por otro lado, el gas refrigerante que fluye hacia la tubería (37) de inyección se une con el aceite de la máquina de refrigeración que fluye hacia la misma desde la tubería (39) de confluencia de retorno de aceite. Luego, el gas refrigerante fluye junto con el aceite de la máquina de refrigeración a través de las tuberías (37a, 37b, 37c) de inyección en ramificación hacia, respectivamente, las cámaras de compresión de presión intermedia de los mecanismos de compresión de los compresores (21a, 21b, 21c). Aquí, en el aparato (1) de refrigeración, el refrigerante que ha de ser inyectado en el mismo está diseñado para tener una presión más alta que el refrigerante dentro de cada cámara de compresión de presión intermedia. Esto facilita el flujo del refrigerante desde cada tubería (37a, 37b, 37c) de inyección en ramificación hacia la correspondiente cámara de compresión de presión intermedia.
En las cámaras de compresión de presión intermedia, el refrigerante dentro de cada cámara de compresión (posición H de la Figura 3) y el refrigerante inyectado (posición G de la Figura 3) se mezclan en el refrigerante (posición I de la Figura 3). En otras palabras, el refrigerante dentro de cada cámara de compresión de presión intermedia se comprime mientras se enfría, disminuyendo así la temperatura (es decir, la temperatura de la tubería de descarga) del refrigerante descargado desde el correspondiente compresor (21a, 21b, 21c).
<Operación del controlador>
En la operación anterior, el controlador (80) controla la apertura de la válvula (29) de expansión de subenfriamiento en función de los flujos de las Figuras 4-6.
En primer lugar, tras iniciarse el flujo de la Figura 4, en una etapa ST1, se toma una decisión sobre el estado de la temperatura y el estado de sobrecalentamiento del refrigerante descargado desde cada compresor (21a, 21b, 21c). Específicamente, en al menos uno de los tres compresores (21a, 21b, 21c), si la temperatura de la tubería de descarga (Tp1, Tp2, Tp3) está por debajo de un valor predeterminado (por ejemplo, 60°C) y el sobrecalentamiento (TpSH1, TpSH2, TpSH3) del refrigerante descargado del mismo está por debajo de un valor predeterminado (por ejemplo, 10°C), se toma entonces la decisión de que el sobrecalentamiento del refrigerante descargado es anormalmente bajo (es decir, en un estado de mojabilidad anormal). Además, en la etapa ST1, en al menos uno de los tres compresores (21a, 21b, 21c), si la temperatura de la tubería de descarga (Tp1, Tp2, Tp3) está por encima de un valor predeterminado (por ejemplo, 100°C), se toma la decisión de que el sobrecalentamiento del refrigerante descargado es anormalmente alto (es decir, en un estado de sobrecalentamiento anormal).
En la etapa ST1, si se toma la decisión de que el sobrecalentamiento del refrigerante descargado es anormal (es decir, en el estado de mojabilidad anormal o en el estado de sobrecalentamiento anormal), el procesamiento pasa a la etapa ST2. Por otro lado, si no, pasa entonces a una etapa ST3.
Aquí, la temperatura de la tubería de descarga (Tp1, Tp2, Tp3) es detectada por el sensor (61) de temperatura de la tubería de descarga, y los caracteres y números de referencia Tp1, Tp2 y Tp3 indican las temperaturas de la tubería de descarga del compresor (21a) de capacidad variable, del primer compresor (21b) de capacidad fija y del segundo compresor (21c) de capacidad fija, respectivamente. El sobrecalentamiento (TpSH1, TpSH2, TpSH3) del refrigerante descargado se expresa por la diferencia entre la temperatura de saturación (la temperatura de saturación correspondiente a la presión) correspondiente a la presión de descarga de la misma y la temperatura de la tubería de descarga (Tp1, Tp2, Tp3). La presión de descarga es detectada por el sensor (64) de presión de descarga.
En la etapa ST2, en función del flujo de la Figura 5, la válvula (29) de expansión de subenfriamiento se controla en el primer modo de control. En primer lugar, en una etapa ST21, se determina una cantidad de ajuste de la apertura (Apls) de la válvula (29) de expansión de subenfriamiento en función de la temperatura máxima de la tubería de descarga (Tp). Específicamente, la cantidad de ajuste de la apertura (Apls) se calcula, por ejemplo, en las siguientes fórmulas.
Cantidad de ajuste de la apertura (Apis) = a x P b x I c x D
P = (Tp0 - MTp) -(Tp20 - MTp)
I = (Tp0 - MTp) 2 x (Tp5 - MTp) (Tp10 - MTp)
D = (Tp0 - MTp) - 2 x (Tp10 - MTp) (Tp20 - MTp)
Aquí, a, b y c son coeficientes. La temperatura máxima de la tubería de descarga (Tp) es la más alta de las tres temperaturas de la tubería de descarga (Tp1, Tp2, Tp3). Luego, Tp0, Tp5, Tp10 y Tp20 indican las temperaturas máximas de la tubería de descarga en el momento actual, cinco segundos antes, diez segundos antes y veinte segundos antes del momento actual, respectivamente. Además, MTp es un valor establecido de antemano como un valor diana de la temperatura máxima de la tubería de descarga (Tp).
De esta manera, la cantidad de ajuste de la apertura (Apls) de la válvula (29) de expansión de subenfriamiento se determina en el primer modo de control de modo que la temperatura máxima de la tubería de descarga (Tp) se convierte en el valor diana MTp. Luego, en una etapa ST22, se da una instrucción de cambio de apertura a la válvula (29) de expansión de subenfriamiento para cambiar la apertura de la válvula (29) de expansión de subenfriamiento en la cantidad de ajuste de la apertura (Apls). Esto normaliza el estado de sobrecalentamiento del refrigerante descargado de cada compresor (21a, 21b, 21c).
Por ejemplo, a medida que se amplía la apertura de la válvula (29) de expansión de subenfriamiento, la cantidad de refrigerante inyectado en el compresor (21a, 21b, 21c) aumenta para disminuir la temperatura de la tubería de descarga (Tp1, Tp2, Tp3), eliminando así el estado anormal de sobrecalentamiento del refrigerante descargado. Por otro lado, a medida que la apertura de la válvula (29) de expansión de subenfriamiento se estrecha, la cantidad de refrigerante inyectado en el compresor (21a, 21b, 21c) disminuye para elevar la temperatura de la tubería de descarga (Tp1, Tp2, Tp3), eliminando así el estado de mojabilidad anormal del refrigerante descargado.
Los estados anormales anteriores (el estado de sobrecalentamiento anormal y el estado de mojabilidad anormal) del refrigerante descargado tienden a ser causados, por ejemplo, cuando la carga de enfriamiento varía bruscamente. Por lo tanto, los estados anormales son estados sumamente inusuales. En otras palabras, las fórmulas de decisión en la etapa ST1 de la Figura 4 no se satisfacen en el momento de una variación ordinaria en la carga de enfriamiento.
Como se describió anteriormente, en la etapa ST22, se completa el ajuste de la apertura de la válvula (29) de expansión de subenfriamiento en el primer modo de control, y, después, el procesamiento vuelve nuevamente a la etapa ST1 de la Figura 4. Aunque el proceso de decisión anterior se ejecuta en la etapa ST1, el estado de sobrecalentamiento del refrigerante descargado ya está normalizado para pasar el procesamiento a la etapa ST3.
En la etapa ST3, en función del flujo de la Figura 6, la válvula (29) de expansión de subenfriamiento se controla en el segundo modo de control. En primer lugar, en una etapa ST31, se determina una temperatura diana (MTL) para el sensor (68) de temperatura del líquido, o una temperatura diana del refrigerante líquido subenfriado dentro de la segunda tubería (33) de líquido. Específicamente, la temperatura diana (MTL) se calcula, por ejemplo, en la siguiente fórmula.
Temperatura diana (MTL) = MIN {f (HP) - 5, TL automática}
La fórmula significa que la temperatura diana (MTL) es el valor más bajo de “f (HP) - 5” y la “TL automática”.
Aquí, la “f (HP) - 5” indica un grado de subenfriamiento de 5°C (es decir, subenfriamiento en 5°C) y es un valor fijo preestablecido. La f (HP) indica la temperatura de saturación correspondiente a una presión de descarga del compresor (21a, 21b, 21c). El grado de subenfriamiento es arbitrariamente variable y, por lo tanto, la temperatura diana (MTL) se ajusta constantemente a una temperatura equivalente a un grado de subenfriamiento de 5°C o inferior. Por lo tanto, el refrigerante dentro de la segunda tubería (33) de líquido ciertamente se convierte en un refrigerante líquido en el intercambiador (28) de calor de subenfriamiento, mejorando así la capacidad de control de la válvula (52) de expansión interior del armario.
Como se muestra en la Figura 7, la “TL automática” es un valor que varía según la frecuencia total de operación (a continuación denominada total de Hz) de los tres compresores (21a, 21b, 21c). Específicamente, la “TL automática” es inversamente proporcional al total de Hz si el total de Hz está entre un primer valor predeterminado (f1, por ejemplo, 100 Hz) y un segundo valor predeterminado (f2, por ejemplo, 300 Hz). En otras palabras, cuanto mayor sea el total de Hz, menor será la “TL automática”. Además, la “TL automática” se establece en un valor límite superior (T2; por ejemplo, 50°C) si el total de Hz es el primer valor predeterminado (f1) o inferior, mientras que se establece en un valor límite inferior (T1; por ejemplo, 10°C) si el total de Hz es el segundo valor predeterminado (f1) o superior.
El valor límite inferior T1 corresponde al valor límite inferior de la temperatura diana (MTL) de la presente invención y se ajusta en un valor predeterminado (por ejemplo, 5-10°C) a una temperatura superior a la temperatura del aire exterior. Además, la “f (HP) - 5” como el grado de subenfriamiento se establece en un valor superior al valor límite inferior T1. Por lo tanto, la temperatura diana (MTL) no se vuelve más baja que el valor límite inferior T1 y, por lo tanto, se vuelve constantemente más alta que la temperatura del aire exterior.
Como se describió anteriormente, si se determina la temperatura diana (MTL), el procesamiento pasa a la etapa ST32. En la etapa ST32, la cantidad de ajuste de la apertura (Apls) de la válvula (29) de expansión de subenfriamiento se determina en función de la temperatura diana (MTL). La apertura de la válvula (29) de expansión de subenfriamiento se ensancha a medida que disminuye la temperatura diana (MTL), mientras que la apertura de la válvula (29) de expansión de subenfriamiento se estrecha a medida que aumenta la temperatura diana (MTL). Específicamente, la cantidad de ajuste de la apertura (Apls) se calcula, por ejemplo, en las siguientes fórmulas.
Cantidad de ajuste de la apertura (Apls) = a x P b x I c x D
P = (TL0 - MTL) -(TL20 - MTL)
I =( TL0 - MTL) 2 x (TL5 - MTL) (TL10 - MTL)
D = (TL0 - MTL) - 2 x (TL10 - MTL) (TL20 - MTL)
Aquí, a, b y c son coeficientes. Entonces, TL0, TL5, TL10 y TL20 indican temperaturas detectadas por el sensor (68) de temperatura del líquido en el momento actual, cinco segundos antes, diez segundos antes y veinte segundos antes del momento actual, respectivamente.
De esta manera, la cantidad de ajuste de la apertura (Apis) de la válvula (29) de expansión de subenfriamiento se determina en el segundo modo de control de modo que la temperatura de detección del sensor (68) de temperatura del líquido se convierte en la temperatura diana (MTL). Luego, en una etapa ST33, se da una instrucción de cambio de apertura a la válvula (29) de expansión de subenfriamiento para cambiar la apertura de la válvula (29) de expansión de subenfriamiento en la cantidad de ajuste de la apertura (Apls). Posteriormente, el procesamiento vuelve nuevamente a la etapa ST1 de la Figura 4, y luego, se repite la operación anterior.
Como se describió anteriormente, en el segundo modo de control, la temperatura diana (MTL) se determina en función del total de Hz de los compresores (21a, 21b, 21c). En el aparato (1) de refrigeración, el controlador (80) establece una frecuencia de funcionamiento de los compresores (21a, 21b, 21c) según la carga de refrigeración (la demanda de refrigeración) del intercambiador (53) de calor interior del armario. La frecuencia de operación se establece en un valor más alto a medida que la carga de enfriamiento se vuelve más pesada. Esto significa que la carga de enfriamiento del intercambiador (53) de calor interior del armario es pesada cuando el total de Hz de los compresores (21a, 21b, 21c) es alto, mientras que la carga de enfriamiento del intercambiador (53) de calor interior del armario es alta cuando el total de Hz de los compresores (21a, 21b, 21c) es bajo.
Por lo tanto, en el segundo modo de control descrito anteriormente la “TL automática” se establece, por ejemplo, en un valor más bajo a medida que la carga de enfriamiento se vuelve más pesada, y si la “TL automática” es más baja que la “f (HP) - 5”, entonces la “TL automática” se convierte en la temperatura diana (MTL). La temperatura diana (MTL) disminuye y, por lo tanto, la apertura de la válvula (29) de expansión de subenfriamiento se ensancha para aumentar el caudal del refrigerante ramificado en el intercambiador (28) de calor de subenfriamiento. Por lo tanto, el grado de subenfriamiento del refrigerante líquido que fluye a través de la segunda tubería (33) de líquido aumenta para aumentar la cantidad de calor del refrigerante líquido. En otras palabras, la posición C de la Figura 3 se mueve hacia la izquierda, mejorando así la capacidad de enfriamiento del intercambiador (53) de calor interior del armario.
Por otro lado, la “TL automática” se establece en un valor más alto a medida que la carga de enfriamiento se vuelve más ligera. Si la “TL automática” es más baja que “f (HP) - 5”, entonces la “TL automática” se convierte en la temperatura diana (MTL), mientras que si la “Tl automática” es más alta que “f (HP) - 5”, entonces “f (HP) - 5” se convierte en la temperatura diana (MTL). En cualquier caso, la temperatura diana (MTL) se vuelve más alta que en el caso anterior y, por lo tanto, la apertura de la válvula (29) de expansión de subenfriamiento se estrecha para disminuir el caudal del refrigerante ramificado en el intercambiador (28) de calor de subenfriamiento. Por lo tanto, el grado de subenfriamiento del refrigerante líquido que fluye a través de la segunda tubería (33) de líquido disminuye para disminuir la cantidad de calor del refrigerante líquido. En otras palabras, la posición C de la Figura 3 se mueve hacia la derecha, disminuyendo así la capacidad de enfriamiento del intercambiador (53) de calor interior del armario. En este caso, la cantidad de refrigerante inyectado desde las tuberías (37a, 37b, 37c) de inyección en ramificación, respectivamente, en los compresores (21a, 21b, 21c) disminuye, lo que disminuye el trabajo realizado por los compresores (21a, 21b, 21c).
En el segundo modo de control, la apertura de la válvula (29) de expansión de subenfriamiento varía, pero la variación en la apertura no es lo suficientemente amplia como para que el refrigerante descargado desde los compresores (21a, 21b, 21c) entre en el estado anormal (el estado anormal de sobrecalentamiento o el estado anormal de mojabilidad). En resumen, no se supone que el refrigerante descargado entre en el estado anormal, ni aunque la apertura de la válvula (29) de expansión de subenfriamiento varíe en el segundo modo de control.
Además, en la etapa ST31 del segundo modo de control, se puede determinar la temperatura diana (MTL) en función, en lugar del total de Hz de los compresores (21a, 21b, 21c), de la relación entre la temperatura del interior del armario y una temperatura establecida del mismo. Específicamente, la “TL automática” se establece en un valor más bajo a medida que la temperatura interior del armario es más alta que la temperatura establecida, mientras que la “TL automática” se establece en un valor más alto a medida que la temperatura interior del armario se aproxima a la temperatura establecida y a medida que la temperatura interior del armario se vuelve más baja que la temperatura establecida. En otras palabras, en la presente invención, la carga de enfriamiento del intercambiador (53) de calor interior del armario puede ser determinada por la relación entre la temperatura interior del armario y la temperatura establecida.
- Ventajas de la realización -
Según la realización anterior, la temperatura diana (MTL) del refrigerante líquido subenfriado se determina según la frecuencia de funcionamiento del compresor (21a, 21b, 21c) o la carga de enfriamiento, y, luego, la apertura de la válvula (29) de expansión de subenfriamiento se controla de modo que la temperatura del refrigerante líquido subenfriado se convierta en la temperatura diana (MTL). Por lo tanto, el grado de subenfriamiento del refrigerante líquido se puede ajustar según la carga de enfriamiento. Específicamente, cuando la carga de enfriamiento es ligera, el caudal del refrigerante ramificado hacia el intercambiador (28) de calor de subenfriamiento se reduce para disminuir el grado de subenfriamiento. En este caso, el caudal del refrigerante ramificado inyectado desde la tubería (37a, 37b, 37c) de inyección en ramificación en la cámara de compresión de presión intermedia del compresor (21a, 21b, 21c) cae, disminuyendo así el trabajo realizado por el compresor (21a, 21b, 21c). En resumen, se puede evitar que el compresor (21a, 21b, 21c) realice un trabajo inútil, ahorrando así energía.
Además, la pluralidad de compresores (21 a, 21 b, 21c) están conectados en paralelo y la temperatura diana (MTL) se determina en función de la frecuencia total de funcionamiento de los compresores (21a, 21b, 21c). Por lo tanto, aunque se proporcione la pluralidad de compresores (21a, 21b, 21c), se puede determinar la temperatura diana (MTL) más adecuada para la carga de enfriamiento, con el consiguiente ahorro de energía.
Además, según la realización, se establece como valor límite inferior T1 de la temperatura diana (MTL) una temperatura superior en un valor predeterminado a la temperatura del aire exterior. Por lo tanto, la temperatura del refrigerante líquido subenfriado se vuelve constantemente más alta que la temperatura del aire exterior, evitando así que el refrigerante líquido subenfriado que fluye a través de la tubería (14) de conexión del lado del líquido absorba el calor del aire exterior. En consecuencia, se puede evitar que el refrigerante sufra una pérdida de calor en la tubería (14) de conexión del lado del líquido, lo que hace que la operación sea más eficiente y ahorre más energía.
Además, según la realización, se toma una decisión si el refrigerante descargado está en un estado anormal, y si está en el estado anormal, entonces la apertura de la válvula (29) de expansión de subenfriamiento se controla para ajustar el caudal de un refrigerante inyectado en el compresor (21a, 21b, 21c). En otras palabras, el aparato (1) de refrigeración de la realización está configurado para tener el primer modo de control. Esto hace posible ajustar el grado de subenfriamiento del refrigerante líquido según la carga de enfriamiento mientras se mantiene el refrigerante descargado de manera anormal en un estado de mojabilidad o sobrecalentamiento. Como resultado, se puede mejorar la fiabilidad.
Además, en particular, cuanto más larga sea la tubería (14, 15) de conexión, mayor será la resistencia de la tubería, disminuyendo así el caudal del refrigerante líquido que circula a través del intercambiador (53) de calor interior del armario. Por lo tanto, no se puede esperar un aumento considerable en la capacidad de enfriamiento del intercambiador (53) de calor interior del armario, aunque la cantidad de calor del refrigerante líquido aumente a través del subenfriamiento. Sin embargo, en la presente invención, cuando la carga de enfriamiento es pesada o cuando se requiere una gran capacidad de enfriamiento, la apertura de la válvula (29) de expansión de subenfriamiento se ensancha. Esto aumenta el caudal del refrigerante ramificado que fluye hacia el intercambiador (28) de calor de subenfriamiento, pero reduce el caudal del refrigerante líquido que fluye a través de la tubería (14) de conexión del lado del líquido. La caída en el caudal del refrigerante líquido causa una disminución en la resistencia de la tubería; por lo tanto, en este caso, evita una reducción considerable en el caudal del refrigerante líquido que circula a través del intercambiador (53) de calor interior del armario. Como resultado, la capacidad de enfriamiento del intercambiador (53) de calor interior del armario ciertamente puede mejorarse.
«Otras realizaciones»
La realización anterior se puede configurar como sigue.
Por ejemplo, en la realización anterior, la temperatura diana (MTL) puede determinarse en cualquier método, siempre que sea un método para determinar finalmente la temperatura diana (MTL) según la carga de enfriamiento.
Además, en la realización anterior, se proporcionan dos unidades interiores (3) del armario, pero el número de las mismas no se limita a esto. Se pueden obtener la misma operación y las mismas ventajas incluso en el caso de una sola unidad, o de tres o más unidades.
Además, en la realización anterior, los tres compresores (21a, 21b, 21c) se proporcionan en el circuito exterior (20) al armario. Sin embargo, se pueden obtener la misma operación y las mismas ventajas incluso en el caso de uno, dos o cuatro o más compresores.
Las realizaciones anteriores son ilustraciones esencialmente preferidas, y, por lo tanto, se supone que no está limitado el alcance de la presente invención, el aplicado a las mismas o el uso de las mismas.
Aplicabilidad industrial
Como se ha descrito anteriormente, la presente invención es útil para un aparato de refrigeración que incluye lo que se denomina sistema economizador, que inyecta un refrigerante que ha subenfriado un refrigerante líquido en una cámara de presión intermedia de un compresor y realiza un ciclo de refrigeración por compresión de vapor.
Descripción de los caracteres de referencia
1 Aparato de refrigeración
10 Circuito refrigerante
21 a Compresor de capacidad variable (compresor)
21 b Primer compresor de capacidad fija (compresor)
21c Segundo compresor de capacidad fija (compresor)
Intercambiador de calor exterior al armario (Intercambiador de calor del lado de la fuente de calor) Intercambiador de calor de subenfriamiento
Válvula de expansión de subenfriamiento
Primera tubería de líquido (tubería de líquido)
Segunda tubería de líquido (tubería de líquido)
Primera tubería en ramificación (tubería en ramificación)
Intercambiador de calor interior del armario (intercambiador de calor del lado de utilización) Controlador

Claims (5)

REIVINDICACIONES
1. Un aparato de refrigeración, que comprende:
un controlador (80); y
un circuito refrigerante (10) para realizar un ciclo de refrigeración, formándose el circuito refrigerante (10) conectando un compresor (21a, 21b, 21c), un intercambiador (25) de calor del lado de la fuente de calor y un intercambiador (53) de calor del lado de utilización, en el que
el circuito refrigerante (10) incluye:
una tubería (33) de líquido para refrigerante líquido condensado en el intercambiador (25) de calor del lado de la fuente de calor;
una tubería (34) en ramificación configurada para ramificar una parte del refrigerante líquido dentro de la tubería (33) de líquido y provista de una válvula (29) de expansión de subenfriamiento; y
un intercambiador (28) de calor de subenfriamiento provisto a lo largo de la tubería (33) de líquido y configurado para subenfriar el refrigerante líquido dentro de la tubería (33) de líquido por el refrigerante ramificado que fluye hacia el intercambiador (28) de calor de subenfriamiento desde la tubería (34) en ramificación; fluyendo el refrigerante líquido subenfriado dentro de la tubería (33) de líquido hacia el intercambiador (53) de calor del lado de utilización para evaporarse e inyectándose el refrigerante ramificado después del subenfriamiento en una cámara de compresión de presión intermedia del compresor (21a, 21b, 21c);
caracterizado por que el circuito refrigerante incluye además medios de detección de temperatura para detectar la temperatura del refrigerante líquido dentro de la tubería (33) de líquido después del subenfriamiento, en el que el controlador (80) está configurado para ejecutar un modo de control de la temperatura del líquido para determinar una temperatura diana del refrigerante líquido dentro de la tubería (33) de líquido después del subenfriamiento según una carga de enfriamiento en el intercambiador (53) de calor del lado de utilización y controle la apertura de la válvula (29) de expansión de subenfriamiento de modo que la temperatura del refrigerante líquido dentro de la tubería (33) de líquido después del subenfriamiento se convierta en la temperatura diana.
2. El aparato de refrigeración de la reivindicación 1 en el que
el controlador (80) está configurado para establecer una frecuencia de funcionamiento del compresor (21a, 21b, 21c) según una carga de enfriamiento en el intercambiador (53) de calor del lado de utilización y determina la temperatura diana en función de la frecuencia de funcionamiento del compresor (21a, 21b, 21c).
3. El aparato de refrigeración de la reivindicación 2 en el que
el controlador (80) está configurado para establecer una temperatura más alta en un valor predeterminado que una temperatura del aire exterior como un valor límite inferior de la temperatura diana.
4. El aparato de refrigeración de la reivindicación 2 o 3 en el que
se proporciona una pluralidad de los compresores (21a, 21b, 21c) y se conectan en paralelo entre sí, y
el controlador (80) está configurado para determinar la temperatura diana en función de la frecuencia de funcionamiento total de la pluralidad de compresores (21a, 21b, 21c).
5. El aparato de refrigeración de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 en el que
el controlador (80) está configurado para detener la ejecución del modo de control de la temperatura del líquido si un refrigerante descargado del compresor (21a, 21b, 21c) entra en un estado de mojabilidad anormal o un estado de sobrecalentamiento anormal y ejecuta un modo de control de la temperatura de descarga controlando la apertura de la válvula (29) de expansión de subenfriamiento de modo que la temperatura de una tubería de descarga del compresor (21 a, 21 b, 21c) se convierta en una temperatura diana preestablecida.
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