ES2784013T3 - Dispositivo de congelación - Google Patents

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ES2784013T3 ES08764088T ES08764088T ES2784013T3 ES 2784013 T3 ES2784013 T3 ES 2784013T3 ES 08764088 T ES08764088 T ES 08764088T ES 08764088 T ES08764088 T ES 08764088T ES 2784013 T3 ES2784013 T3 ES 2784013T3
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Abstract

Un aparato de refrigeración que comprende: un circuito refrigerante (20) que conecta secuencialmente un mecanismo de compresión (21) que comprende un motor, en el que cambiar el suministro de CA al motor cambia la capacidad del mecanismo de compresión (21), un intercambiador de calor del lado de fuente de calor (23), un mecanismo de expansión (24) que comprende una válvula de expansión electrónica cuyo grado de apertura es variable, y un intercambiador de calor del lado de utilización (27), y que realiza un ciclo de refrigeración supercrítico en el que una presión alta es una presión supercrítica de un refrigerante o superior; un sensor de baja presión (32); sensores de temperatura de salida del evaporador (38a, 38b); un sensor de alta presión (34); y una sección de control (40) para controlar una pluralidad de objetos de control que incluyen al menos el mecanismo de compresión (21) y el mecanismo de expansión (24), en el que la sección de control (40) está dispuesta para controlar simultáneamente la pluralidad de objetos de control, controlando así simultáneamente un valor físico predeterminado como índice de una capacidad del aparato de refrigeración y la alta presión del ciclo de refrigeración.

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo de congelación
Campo técnico
La presente invención se refiere a un aparato de refrigeración que incluye un circuito refrigerante para realizar un ciclo de refrigeración supercrítico.
Antecedentes de la técnica
En general, la capacidad de un aparato de refrigeración que incluye un circuito refrigerante que conecta secuencialmente un mecanismo de compresión, un intercambiador de calor del lado de fuente de calor, un mecanismo de expansión y un intercambiador de calor del lado de utilización se controla controlando el mecanismo de compresión y el mecanismo de expansión. El documento de patente 1 muestra un ejemplo del aparato de refrigeración.
El aparato de refrigeración del documento de patente 1 incluye un controlador de capacidad del compresor para controlar la capacidad de un compresor como mecanismo de compresión, y un controlador de válvula de expansión para controlar el grado de apertura de una válvula de expansión como mecanismo de expansión. El controlador de capacidad del compresor controla la capacidad del compresor en función de una baja presión de un refrigerante que fluye en el circuito refrigerante. El controlador de la válvula de expansión controla el grado de apertura de la válvula de expansión en función de la temperatura del refrigerante en la salida de un evaporador. A continuación, una cantidad de control del controlador de la válvula de expansión se corrige en función de la capacidad del compresor.
Lista de citas
DOCUMENTO DE PATENTE 1: Publicación de Patente Japonesa N. ° 2002-22242
Resumen de la invención
Problema técnico
Incluso si el aparato de refrigeración está configurado para corregir la cantidad de control del grado de apertura de la válvula de expansión controlada por el controlador de la válvula de expansión en función de la capacidad del compresor, el cambio del grado de apertura de la válvula de expansión conduce a un cambio del estado de circulación del refrigerante, cambiando así la baja presión del refrigerante. En respuesta al cambio de la baja presión del refrigerante, la capacidad del compresor del compresor implica la corrección de la cantidad de control del controlador de la válvula de expansión. Por lo tanto, una secuencia de la corrección de la cantidad de control del controlador de la válvula de expansión, el cambio de la baja presión del refrigerante, el cambio de la capacidad del compresor y la recorrección de la cantidad de control del controlador de la válvula de expansión ocurre en un bucle. El control de la baja presión por parte del compresor y el control del grado de sobrecalentamiento por parte de la válvula de expansión no se pueden resolver fácilmente.
En particular, un aparato de refrigeración para realizar un ciclo de refrigeración supercrítico en el que una presión más alta del refrigerante es igual o más alta que una presión crítica tiene un problema de dificultad para establecer el control.
Desde este punto de vista, la presente invención está destinada a permitir un ajuste mejorado del control de la capacidad de un aparato refrigerante para realizar un ciclo de refrigeración supercrítico.
El documento US 2007/0068178 A1 se refiere a una bomba de calor que tiene un compresor y un expansor acoplado con un eje de rotación común, un primer dispositivo de estrangulamiento dispuesto en un paso de circulación de refrigerante y un segundo dispositivo de estrangulamiento dispuesto en un paso de derivación desviado del expansor. Un dispositivo de control controla las aperturas de estos dispositivos de regulación. El dispositivo de control ejecuta un primer control en el que se ajusta la apertura del primer dispositivo de estrangulamiento para llevar un pH de alta presión en un ciclo de refrigeración cercano a un valor predeterminado determinado en función de un valor en el que el coeficiente de rendimiento (COP) de la bomba de calor se optimiza y, una vez que se completa el primer control, ejecuta un segundo control en el que se ajusta la apertura del segundo dispositivo de estrangulación para llevar un grado de sobrecalentamiento SH cercano a un valor positivo predeterminado. El documento US 2005/284 164 A1 es además de la técnica anterior.
Solución al problema
La invención se define por la reivindicación 1.
La presente invención se ha logrado prestando atención a una gran variación de entalpía del refrigerante en una salida de un refrigerador de gas en relación con el cambio de la alta presión del ciclo de refrigerante supercrítico. Específicamente, en la operación de enfriamiento en el ciclo de refrigerante supercrítico, la entalpía del refrigerante en la salida del refrigerador de gas puede variar mucho cuando la presión alta cambia debido al cambio de la presión baja. Esto conduce a un evento que no es causado por un subcrítico, es decir, la entalpia del refrigerante en la entrada de un intercambiador de calor interior varía, cambiando así el grado de sobrecalentamiento del refrigerante en una salida del intercambiador de calor interior. Como resultado, aumenta la dificultad de asentamiento del control. También en la operación de calentamiento, la entalpía del refrigerante en la salida del refrigerador de gas puede variar mucho debido al cambio de la alta presión. Esto conduce a una gran fluctuación de la capacidad de calentamiento del aire interior, cambiando así la temperatura del aire interior y cambiando un valor objetivo de la temperatura del refrigerante en la salida del refrigerador de gas. Este círculo vicioso aumenta aún más la dificultad de establecer el control. Por otra parte, el CO2, que es un refrigerante supercrítico, muestra una mayor variación en la densidad del refrigerante cuando se sobrecalienta en comparación con los clorofluorocarbonos (p. ej., cuando la temperatura de evaporación es de 5°C y el grado de sobrecalentamiento varía de 0°C a 5°C, R410A muestra una disminución en la densidad del gas de solo un 3,5%, mientras que el CO2 muestra una disminución de hasta un 6,5%). Además, el refrigerante supercrítico muestra una gran variación en la cantidad de circulación y la capacidad del aparato debido al cambio del grado de sobrecalentamiento, lo que afecta en gran medida a la capacidad de control. En vista de esto, la presente descripción está destinada a controlar la alta presión del ciclo de refrigeración, y un valor físico predeterminado controlado por el control de la capacidad del aparato de manera concurrente.
Un primer aspecto de la invención está dirigido a un aparato de refrigeración según la reivindicación 1.
Con esta configuración, se controla el valor físico predeterminado, mientras se controla la alta presión del ciclo de refrigeración en el circuito refrigerante (20). Específicamente, se puede controlar un valor físico diferente teniendo en cuenta el cambio de la alta presión del ciclo de refrigeración y el cambio de entalpía del refrigerante en una salida de un refrigerador de gas, debido al ajuste de los objetos de control. De esta manera, la pluralidad de objetos de control se controla simultáneamente para controlar simultáneamente la alta presión del ciclo de refrigeración y el valor físico predeterminado, controlando así los objetos de control teniendo en cuenta el efecto de sus cambios en la alta presión y el valor físico predeterminado. Por lo tanto, se puede evitar un evento en el que los objetos de control se controlen de forma independiente, y la alta presión correspondiente del ciclo de refrigeración y el valor físico predeterminado se cambien de forma independiente y se vean afectados entre sí, lo que resulta en dificultades para establecer el control. Esto permite una tasa de convergencia mejorada del control del valor físico predeterminado y la alta presión en el aparato de refrigeración.
En un segundo aspecto de la invención relacionado con el primer aspecto de la invención, la sección de control (40) recibe el valor físico predeterminado, y la alta presión del ciclo de refrigeración como entradas, genera señales de control que corresponden cada una a la pluralidad de objetos de control asociando el valor físico y la alta presión entre sí, y envía las señales de control a los objetos de control correspondientes, respectivamente, controlando así simultáneamente el valor físico predeterminado y la alta presión del ciclo de refrigeración.
Con esta configuración, las señales de control para controlar la pluralidad de objetos de control, respectivamente, se generan asociando el valor físico predeterminado de entrada y la alta presión del ciclo de refrigeración entre sí. Esto permite controlar los objetos de control teniendo en cuenta tanto el valor físico predeterminado como la alta presión, en lugar de controlar los objetos de control introduciendo cualquiera de los valores físicos predeterminados y la alta presión. Dado que la pluralidad de objetos de control se controla simultáneamente como se describe anteriormente, se puede generar una señal de control para uno de los objetos de control teniendo en cuenta el efecto del ajuste de los otros objetos de control sobre el valor físico predeterminado y la alta presión.
En un tercer aspecto de la invención relacionado con el primer o segundo aspecto de la invención, el aparato de refrigeración incluye además: un ventilador del lado de fuente de calor (28) para suministrar aire al intercambiador de calor del lado de fuente de calor (23) en el que el refrigerante intercambia calor con el aire, en el que en la operación de enfriamiento, el valor físico predeterminado incluye una temperatura de evaporación del refrigerante en el intercambiador de calor del lado de utilización (27), y un grado de sobrecalentamiento del refrigerante en una salida del intercambiador de calor del lado de utilización (27), los objetos de control incluyen además el ventilador del lado de fuente de calor (28), y la sección de control (40) recibe la temperatura de evaporación del refrigerante, el grado de sobrecalentamiento del refrigerante y la alta presión del ciclo de refrigeración como entradas, y al mismo tiempo controla el mecanismo de compresión (21), el mecanismo de expansión (24) y el ventilador del lado de fuente de calor (28), controlando así simultáneamente la temperatura de evaporación del refrigerante, el grado de sobrecalentamiento del refrigerante y la alta presión del ciclo de refrigeración.
Con esta configuración, en la operación de enfriamiento, tres objetos de control, es decir, el mecanismo de compresión (21), el mecanismo de expansión (24) y el ventilador del lado de fuente de calor (28), se controlan simultáneamente, controlando así simultáneamente la alta presión. del ciclo de refrigeración, la temperatura de evaporación del refrigerante y el grado de sobrecalentamiento del refrigerante. Por lo tanto, la temperatura de evaporación y el grado de sobrecalentamiento del refrigerante pueden controlarse con la alta presión del ciclo de refrigeración controlada de manera estable a un valor objetivo deseado. Esto permite una tasa de convergencia mejorada del control de la alta presión del ciclo de refrigeración, la temperatura de evaporación del refrigerante y el grado de sobrecalentamiento del refrigerante.
En un cuarto aspecto de la invención relacionado con el primer o segundo aspecto de la invención en la operación de calentamiento, el valor físico predeterminado incluye un grado de sobrecalentamiento del refrigerante en una salida del intercambiador de calor del lado de fuente de calor (23), y el control la sección (40) recibe el grado de sobrecalentamiento del refrigerante y la alta presión del ciclo de refrigeración como entradas, y al mismo tiempo controla el mecanismo de compresión (21) y el mecanismo de expansión (24), controlando así simultáneamente el grado de sobrecalentamiento del refrigerante, y la alta presión del ciclo de refrigeración.
Con esta configuración, en la operación de calentamiento, dos objetos de control, es decir, el mecanismo de compresión (21) y el mecanismo de expansión (24), se controlan simultáneamente, controlando así simultáneamente así la alta presión del ciclo de refrigeración y el grado de sobrecalentamiento del refrigerante. Por lo tanto, el grado de sobrecalentamiento del refrigerante puede controlarse con la alta presión del ciclo de refrigeración controlada de forma estable hasta un valor objetivo deseado. Esto permite una tasa de convergencia mejorada del control de la alta presión del ciclo de refrigeración y el grado de sobrecalentamiento del refrigerante.
En un quinto aspecto de la invención relacionado con el primer o segundo aspecto de la invención, el mecanismo de compresión incluye un primer compresor (21a) para aspirar y comprimir un refrigerante de baja presión, y un segundo compresor (21b) para comprimir y descargar más el refrigerante descargado desde el primer compresor (21a), el mecanismo de expansión incluye un primer mecanismo de expansión (24) para expandir un refrigerante de alta presión, y un segundo mecanismo de expansión (26) para expandir aún más el refrigerante expandido a un refrigerante de presión intermedia por el primer mecanismo de expansión (24). En la operación de enfriamiento, el valor físico predeterminado incluye una temperatura de evaporación del refrigerante en el intercambiador de calor del lado de utilización (27), un grado de sobrecalentamiento del refrigerante en una salida del intercambiador de calor del lado de utilización (27) y una presión intermedia del ciclo de refrigeración, y la sección de control (240) recibe la temperatura de evaporación del refrigerante, el grado de sobrecalentamiento del refrigerante, la presión intermedia del ciclo de refrigeración y la alta presión del ciclo de refrigeración como entradas, y al mismo tiempo controla el primer y segundo compresores (21a, 21b), y el primer y segundo mecanismos de expansión (24, 26), controlando así simultáneamente la temperatura de evaporación del refrigerante, el grado de sobrecalentamiento del refrigerante, la presión intermedia del ciclo de refrigeración y la alta presión del ciclo de refrigeración.
Con esta configuración, en la operación de enfriamiento, cuatro objetos de control, es decir, el primer y segundo compresores (21a, 21b), y el primer y segundo mecanismos de expansión (24, 26), se controlan simultáneamente, controlando así simultáneamente la alta presión del ciclo de refrigeración, la temperatura de evaporación del refrigerante, el grado de sobrecalentamiento del refrigerante y la presión intermedia. Por lo tanto, la temperatura de evaporación del refrigerante, el grado de sobrecalentamiento del refrigerante y la presión intermedia del ciclo de refrigeración pueden controlarse con la alta presión del ciclo de refrigeración controlada de manera estable hasta un valor objetivo deseado. Esto permite una tasa de convergencia mejorada del control de la alta presión del ciclo de refrigeración, la temperatura de evaporación del refrigerante, el grado de sobrecalentamiento del refrigerante y la presión intermedia del ciclo de refrigeración.
En un sexto aspecto de la invención relacionado con el primer o segundo aspecto de la invención, el mecanismo de compresión incluye un primer compresor (21a) para aspirar y comprimir un refrigerante de baja presión, y un segundo compresor (21 b) para comprimir y descargar además el refrigerante descargado desde el primer compresor (21 a), el mecanismo de expansión incluye un primer mecanismo de expansión (24) para expandir un refrigerante de alta presión, y un segundo mecanismo de expansión (26) para expandir aún más el refrigerante expandido a un refrigerante de presión intermedia en el primer mecanismo de expansión (24). En la operación de calentamiento, el valor físico predeterminado incluye una temperatura de evaporación del refrigerante en el intercambiador de calor del lado de fuente de calor (23), un grado de sobrecalentamiento del refrigerante en una salida del intercambiador de calor del lado de fuente de calor (23) y una temperatura de salida del refrigerador de gas, que es la temperatura del refrigerante en una salida del intercambiador de calor del lado de utilización (27), y la sección de control (240) recibe la temperatura de evaporación del refrigerante, el grado de sobrecalentamiento del refrigerante, la temperatura de salida del refrigerador de gas del refrigerante, y la alta presión del ciclo de refrigeración como entradas, y al mismo tiempo controla el primer y segundo compresores (21a, 21b), y el primer y segundo mecanismos de expansión (24, 26), controlando así simultáneamente la temperatura de evaporación del refrigerante, el grado de sobrecalentamiento del refrigerante, la temperatura de salida del refrigerante de gas del refrigerante y la alta presión del ciclo de refrigeración.
Con esta configuración, en la operación de calentamiento, cuatro objetos de control, es decir, el primer y segundo compresores (21a, 21b), y el primer y segundo mecanismo de expansión (24, 26), se controlan simultáneamente, controlando así simultáneamente la alta presión del ciclo de refrigeración, la temperatura de evaporación del refrigerante, el grado de sobrecalentamiento del refrigerante y la temperatura de salida del refrigerador de gas. Por lo tanto, la temperatura de evaporación del refrigerante, el grado de sobrecalentamiento del refrigerante y la temperatura de salida del refrigerador de gas pueden controlarse con la alta presión del ciclo de refrigeración controlada de manera estable a un valor objetivo deseado. Esto permite una tasa de convergencia mejorada del control de la alta presión del ciclo de refrigeración, la temperatura de evaporación del refrigerante, el grado de sobrecalentamiento del refrigerante y la temperatura de salida del refrigerador de gas.
En un séptimo aspecto de la invención relacionado con el primer o segundo aspecto de la invención, una pluralidad de intercambiadores de calor del lado de utilización (27a, 27b) están conectados en paralelo entre sí, el mecanismo de expansión incluye una pluralidad de mecanismos de expansión del lado de utilización (26a, 26b) correspondientes cada uno a los intercambiadores de calor del lado de utilización (27a, 27b), y un mecanismo de expansión del lado de fuente de calor (24) proporcionado entre los intercambiadores de calor del lado de utilización (27a, 27b) y los mecanismos de expansión (26a, 26b), y el intercambiador de calor del lado de fuente de calor (23). En la operación de enfriamiento, el valor físico predeterminado incluye temperaturas de evaporación del refrigerante en los intercambiadores de calor del lado de utilización (27a, 27b) y grados de sobrecalentamiento del refrigerante en las salidas de los intercambiadores de calor del lado de utilización (27a, 27b), y la sección de control (340) recibe las temperaturas de evaporación del refrigerante, los grados de sobrecalentamiento del refrigerante en los intercambiadores de calor del lado de utilización (27a, 27b) y la alta presión del ciclo de refrigeración como entradas, y al mismo tiempo controla el mecanismo de compresión (21), la pluralidad de mecanismos de expansión del calor del lado de utilización (26a, 26b) y el mecanismo de expansión del lado de fuente de calor (24), controlando así simultáneamente de este modo las temperaturas de evaporación del refrigerante y los grados de sobrecalentamiento del refrigerante en los intercambiadores de calor del lado de utilización (27a, 27b), y la alta presión del ciclo de refrigeración.
Con esta configuración, en la operación de enfriamiento, una pluralidad de objetos de control, es decir, el mecanismo de compresión (21), el mecanismo de expansión del lado de fuente de calor (24) y la pluralidad de mecanismos de expansión del lado de utilización (26a, 26b), son controlados simultáneamente, controlando así simultáneamente la alta presión del ciclo de refrigeración, y las temperaturas de evaporación del refrigerante, y los grados de sobrecalentamiento del refrigerante en los intercambiadores de calor del lado de utilización (27a, 27b). Por lo tanto, las temperaturas de evaporación del refrigerante y los grados de sobrecalentamiento del refrigerante en los intercambiadores de calor del lado de utilización (27a, 27b) se pueden controlar con la alta presión del ciclo de refrigeración controlada de forma estable hasta un valor objetivo deseado. Esto permite una tasa de convergencia mejorada del control de la alta presión del ciclo de refrigeración, las temperaturas de evaporación del refrigerante y los grados de sobrecalentamiento del refrigerante en los intercambiadores de calor del lado de utilización (27a, 27b).
En un octavo aspecto de la invención relacionado con el primer o segundo aspecto de la invención, una pluralidad de intercambiadores de calor del lado de utilización (27a, 27b) están conectados en paralelo entre sí, el mecanismo de expansión incluye una pluralidad de mecanismos de expansión del lado de utilización (26a, 26b) correspondientes cada uno a los intercambiadores de calor del lado de utilización (27a, 27b), y un mecanismo de expansión del lado de fuente de calor (24) proporcionado entre los intercambiadores de calor del lado de utilización (27a, 27b) y los mecanismos de expansión (26a, 26b), y el intercambiador de calor del lado de fuente de calor (23). En la operación de calentamiento, el valor físico predeterminado incluye un grado de sobrecalentamiento del refrigerante en una salida del intercambiador de calor del lado de fuente de calor (23), y las temperaturas de salida del refrigerador de gas del refrigerante, que son temperaturas del refrigerante en las salidas de los intercambiadores de calor del lado de utilización (27a, 27b), y la sección de control (340) recibe el grado de sobrecalentamiento del refrigerante, las temperaturas de salida del refrigerador de gas del refrigerante en los intercambiadores de calor del lado de utilización (27a, 27b) y la alta presión del ciclo de refrigeración como entradas, y al mismo tiempo controla el mecanismo de compresión (21), la pluralidad de mecanismos de expansión del lado de utilización (26a, 26b), y el mecanismo de expansión del lado de fuente de calor (24), controlando así simultáneamente el grado de sobrecalentamiento del refrigerante, las temperaturas de salida del refrigerador de gas del refrigerante en los intercambiadores de calor del lado de utilización (27a, 27b) y la alta presión del ciclo de refrigeración.
Con esta configuración, en la operación de calentamiento, una pluralidad de objetos de control, es decir, el mecanismo de compresión (21), el mecanismo de expansión del lado de fuente de calor (24) y la pluralidad de mecanismos de expansión del lado de utilización (26a, 26b), son controlados simultáneamente, controlando así simultáneamente la alta presión del ciclo de refrigeración, el grado de sobrecalentamiento del refrigerante y las temperaturas de salida del refrigerador de gas en los intercambiadores de calor del lado de utilización (27a, 27b). Por lo tanto, el grado de sobrecalentamiento del refrigerante y las temperaturas de salida del refrigerador de gas del refrigerante en los intercambiadores de calor del lado de utilización (27a, 27b) pueden controlarse con la alta presión del ciclo de refrigeración controlada de manera estable a un valor objetivo deseado. Esto permite una tasa de convergencia mejorada del control de la alta presión del ciclo de refrigeración, el grado de sobrecalentamiento del refrigerante y las temperaturas de salida del refrigerador de gas del refrigerante en los intercambiadores de calor del lado de utilización (27a, 27b).
Ventajas de la invención
Según la presente invención, una pluralidad de objetos de control se controla simultáneamente, controlando así simultáneamente el valor físico predeterminado del aparato de refrigeración y la alta presión del ciclo de refrigeración. Por lo tanto, el valor físico predeterminado y la alta presión del ciclo de refrigeración pueden controlarse simultáneamente mientras se considera el valor físico predeterminado y la alta presión del ciclo de refrigeración, y se considera el efecto de la pluralidad de objetos de control en el valor físico predeterminado y la alta presión del ciclo de refrigeración. Esto permite una tasa de convergencia mejorada del control del valor físico predeterminado y la alta presión del aparato de refrigeración.
Según el segundo aspecto de la invención, las señales de control para controlar la pluralidad de objetos de control, respectivamente, se generan asociando el valor físico predeterminado de entrada y la alta presión del ciclo de refrigeración entre sí. Por lo tanto, se puede generar una señal de control para uno de los objetos de control en consideración concurrente del valor físico predeterminado y la alta presión, y en consideración del efecto del ajuste de los otros objetos de control sobre el valor físico predeterminado y la alta presión. Esto permite una tasa de convergencia mejorada del control del valor físico predeterminado y la alta presión del aparato de refrigeración.
Según el tercer aspecto de la invención, tres objetos de control, es decir, el mecanismo de compresión (21), el mecanismo de expansión (24) y el ventilador del lado de fuente de calor (28), se controlan simultáneamente en la operación de enfriamiento, controlando por lo tanto simultáneamente la alta presión del ciclo de refrigeración, la temperatura de evaporación del refrigerante y el grado de sobrecalentamiento del refrigerante. Esto permite una tasa de convergencia mejorada del control de la alta presión del ciclo de refrigeración, la temperatura de evaporación del refrigerante y el grado de sobrecalentamiento del refrigerante.
Según el cuarto aspecto de la invención, dos objetos de control, es decir, el mecanismo de compresión (21) y el mecanismo de expansión (24), se controlan simultáneamente en la operación de calentamiento, controlando así simultáneamente de este modo la alta presión del ciclo de refrigeración, y el grado de sobrecalentamiento del refrigerante. Esto permite una tasa de convergencia mejorada del control de la alta presión del ciclo de refrigeración y el grado de sobrecalentamiento del refrigerante.
Según el quinto aspecto de la invención, cuatro objetos de control, es decir, el primer y segundo compresores (21a, 21b), y el primer y segundo mecanismos de expansión (24, 26), se controlan simultáneamente en la operación de enfriamiento en el aparato de refrigeración para realizar un ciclo de refrigeración por compresión de dos etapas, controlando así simultáneamente la alta presión del ciclo de refrigeración, la temperatura de evaporación del refrigerante, el grado de sobrecalentamiento del refrigerante y la presión intermedia del ciclo de refrigeración. Esto permite una tasa de convergencia mejorada del control de la alta presión del ciclo de refrigeración, la temperatura de evaporación del refrigerante, el grado de sobrecalentamiento del refrigerante y la presión intermedia del ciclo de refrigeración.
Según el sexto aspecto de la invención, cuatro objetos de control, es decir, el primer y segundo compresores (21a, 21b), y el primer y segundo mecanismos de expansión (24, 26), se controlan simultáneamente en la operación de calentamiento en el aparato de refrigeración para realizar el ciclo de refrigeración por compresión de dos etapas, controlando así simultáneamente la alta presión del ciclo de refrigeración, la temperatura de evaporación del refrigerante, el grado de sobrecalentamiento del refrigerante y la temperatura de salida del refrigerador de gas. Esto permite una tasa de convergencia mejorada del control de la alta presión del ciclo de refrigeración, la temperatura de evaporación del refrigerante, el grado de sobrecalentamiento del refrigerante y la temperatura de salida del refrigerador de gas.
Según el séptimo aspecto de la invención, una pluralidad de objetos de control, es decir, el mecanismo de compresión (21), el mecanismo de expansión del lado de fuente de calor (24) y una pluralidad de mecanismos de expansión del lado de utilización (26a, 26b), son controlados simultáneamente en la operación de enfriamiento de un denominado aparato de refrigeración de tipo múltiple que incluye una pluralidad de unidades interiores, controlando así simultáneamente la alta presión del ciclo de refrigeración, la temperatura de evaporación del refrigerante y los grados de sobrecalentamiento en los intercambiadores de calor del lado de utilización de calor (27a, 27b). Esto permite una tasa de convergencia mejorada del control de la alta presión del ciclo de refrigeración, la temperatura de evaporación del refrigerante y los grados de sobrecalentamiento en los intercambiadores de calor del lado de utilización (27a, 27b).
Según el octavo aspecto de la invención, una pluralidad de objetos de control, es decir, el mecanismo de compresión (21), el mecanismo de expansión del lado de fuente de calor (24) y una pluralidad de mecanismos de expansión del lado de utilización (26a, 26b), son controlados simultáneamente en la operación de calentamiento en el denominado aparato de refrigeración de tipo múltiple que incluye una pluralidad de unidades interiores, controlando así simultáneamente de este modo la alta presión del ciclo de refrigeración, el grado de sobrecalentamiento del refrigerante y las temperaturas de salida del refrigerador de gas del refrigerante en los intercambiadores de calor del lado de utilización (27a, 27b). Esto permite una tasa de convergencia mejorada del control de la alta presión del ciclo de refrigeración, el grado de sobrecalentamiento del refrigerante y las temperaturas de salida del refrigerador de gas del refrigerante en los intercambiadores de calor del lado de utilización (27a, 27b).
Breve descripción de los dibujos
[FIG. 1] La Figura 1 es un diagrama de tuberías que ilustra la estructura de un acondicionador de aire de una primera realización.
[FIG. 2] La Figura 2 es un diagrama de bloques de control de un controlador en operación de enfriamiento.
[FIG. 3] La Figura 3 es un diagrama de bloques de control del controlador en operación de calentamiento.
[FIG. 4] La Figura 4 es un diagrama de tuberías que ilustra la estructura de un acondicionador de aire de una segunda realización.
[FIG. 5] La Figura 5 es un diagrama de bloques de control de un controlador en operación de enfriamiento.
[FIG. 6] La Figura 6 es un diagrama de bloques de control del controlador en operación de calentamiento.
[FIG. 7] La Figura 7 es un diagrama de tuberías que ilustra la estructura de un acondicionador de aire de una tercera realización.
[FIG. 8] La Figura 8 es un diagrama de bloques de control de un controlador en operación de enfriamiento.
[FIG. 9] La Figura 9 es un diagrama de bloques de control del controlador en operación de calentamiento.
[FIG. 10] La Figura 10 es un diagrama de tuberías que ilustra la estructura de un acondicionador de aire de otra realización.
[FIG. 11] La Figura 11 es un diagrama de tuberías que ilustra la estructura de un acondicionador de aire de otra realización más.
Descripción de las realizaciones
Las realizaciones de la presente invención se describirán en detalle con referencia a los dibujos.
[Primera realización]
Una primera realización de la presente invención se describirá en detalle con referencia a los dibujos.
Como se muestra en la Figura 1, un acondicionador de aire (10) de la presente realización incluye un circuito refrigerante (20) y un controlador (40).
El circuito refrigerante (20) es un circuito cerrado lleno de dióxido de carbono (CO2) como refrigerante. El circuito de refrigerante (20) está configurado para realizar un ciclo de refrigeración por compresión de vapor haciendo circular el refrigerante. Además, el circuito refrigerante (20) está configurado para realizar un ciclo de refrigeración supercrítico en el que una presión alta es igual o superior a una presión supercrítica de dióxido de carbono (es decir, un ciclo de refrigeración en el que una presión de vapor es igual o superior a una temperatura supercrítica de dióxido de carbono). El circuito refrigerante (20) conecta un compresor (21), una válvula de conmutación de cuatro vías (22), un intercambiador de calor exterior (23), una válvula de expansión exterior (24) y un intercambiador de calor interior (27). Específicamente, en el circuito refrigerante (20), un lado de descarga del compresor (21) está conectado a un primer puerto de la válvula de conmutación de cuatro vías (22), y un lado de succión del compresor (21) está conectado a un segundo puerto de la válvula de conmutación de cuatro vías (22). En el circuito refrigerante (20), el intercambiador de calor exterior (23), la válvula de expansión exterior (24) y el intercambiador de calor interior (27) están dispuestos secuencialmente en una ruta desde un tercer puerto a un cuarto puerto de la válvula de conmutación de cuatro vías (22).
El compresor (21) está configurado como un compresor de capacidad variable completamente sellado. El compresor (21) aspira y comprime el refrigerante (dióxido de carbono) a una presión supercrítica o superior y, a continuación, descarga el refrigerante comprimido. Cambiar una frecuencia de suministro de CA a un motor (no mostrado) del compresor (21) cambia la velocidad de rotación, es decir, la capacidad del compresor (21). El compresor (21) constituye un mecanismo de compresión.
En el intercambiador de calor exterior (23), el aire exterior aspirado por un ventilador exterior (28) intercambia calor con el refrigerante. En el intercambiador de calor interior (27), el aire interior aspirado por un ventilador interior (29) intercambia calor con el refrigerante. El intercambiador de calor exterior (23) constituye un intercambiador de calor del lado de fuente de calor, y el intercambiador de calor interior (27) constituye un intercambiador de calor del lado de utilización. El ventilador exterior (28) constituye un ventilador del lado de fuente de calor.
La válvula de expansión exterior (24) está compuesta por una válvula de expansión electrónica cuyo grado de apertura es variable, y cuyo elemento de válvula (no mostrado) es accionado por un motor de pulso (no mostrado). La válvula de expansión exterior (24) constituye un mecanismo de expansión.
La válvula de conmutación de cuatro vías (22) es conmutable entre un primer estado donde el primer y el tercer puerto se comunican entre sí, y el segundo y el cuarto puerto se comunican entre sí (un estado indicado por una línea continua en la Figura 1), y un segundo estado donde el primer y cuarto puerto se comunican entre sí, y los segundo y tercer puertos se comunican entre sí (un estado indicado por una línea discontinua en la Figura 1).
Por lo tanto, el acondicionador de aire (10) puede realizar de manera conmutable la operación de enfriamiento y calentamiento al cambiar la válvula de conmutación de cuatro vías (22).
En la operación de enfriamiento, la válvula de conmutación de cuatro vías (22) se establece en el primer estado. Cuando el compresor (21) funciona en este estado, el intercambiador de calor exterior (23) funciona como un radiador (un refrigerador de gas), y el intercambiador de calor interior (27) funciona como un evaporador para realizar el ciclo de refrigeración. Específicamente, el refrigerante en el estado supercrítico descargado desde el compresor (21) fluye hacia el intercambiador de calor exterior (23) y disipa el calor al aire exterior. Después de la disipación de calor, el refrigerante se expande (disminuye en presión) a medida que pasa a través de la válvula de expansión exterior (24) y, a continuación, fluye hacia el intercambiador de calor interior (27). El refrigerante en el intercambiador de calor interior (27) absorbe el calor del aire interior para evaporarse, y el aire interior enfriado se suministra al interior de la habitación. El refrigerante evaporado es aspirado y comprimido en el compresor (21).
En la operación de calentamiento, la válvula de conmutación de cuatro vías (22) se establece en el segundo estado. Cuando el compresor (21) funciona en este estado, el intercambiador de calor interior (27) funciona como un radiador (un refrigerador de gas), y el intercambiador de calor exterior (23) funciona como un evaporador para realizar el ciclo de refrigeración. Específicamente, el refrigerante en el estado supercrítico descargado desde el compresor (21) fluye hacia el intercambiador de calor interior (27) y disipa el calor al aire interior. El aire interior calentado se suministra al interior de la habitación. Después de la disipación de calor, el refrigerante se expande (disminuye en presión) a medida que pasa a través de la válvula de expansión exterior (24). El refrigerante expandido por la válvula de expansión exterior (24) fluye hacia el intercambiador de calor exterior (23) y absorbe el calor del aire exterior para evaporarse. El refrigerante evaporado es aspirado y comprimido en el compresor (21).
En el acondicionador de aire (10) configurado de esta manera, el circuito de refrigerante (20) incluye un sensor de temperatura exterior (30), un sensor de temperatura interior (31), un sensor de baja presión (32), un sensor de temperatura de descarga (33), un sensor de alta presión (34), un sensor de temperatura de salida del refrigerador de gas (37) para la operación de calentamiento y un sensor de temperatura de salida del refrigerador de gas (39) para la operación de enfriamiento.
El sensor de temperatura exterior (30) es una parte de detección de temperatura para detectar la temperatura del aire exterior que se introduce en el intercambiador de calor exterior (23). El sensor de temperatura interior (31) es una parte de detección de temperatura para detectar la temperatura del aire interior que se introduce en el intercambiador de calor interior (27). El sensor de baja presión (32) es una parte de detección de presión para detectar la presión del refrigerante aspirado en el compresor (21), es decir, la baja presión del ciclo de refrigeración en el circuito de refrigerante (20). El sensor de temperatura de descarga (33) es una parte de detección de temperatura para detectar la temperatura del refrigerante descargado desde el compresor (21). El sensor de alta presión (34) es una parte de detección de presión para detectar la presión del refrigerante descargado desde el compresor (21), es decir, la alta presión del ciclo de refrigeración en el circuito de refrigerante (20). El sensor de temperatura de salida del refrigerador de gas (37) para la operación de calentamiento es una parte de detección de temperatura para detectar la temperatura del refrigerante en una salida del intercambiador de calor interior (27) cuando el refrigerante circula en el circuito de refrigerante (20) en un ciclo de calentamiento. El sensor de temperatura de salida del refrigerador de gas (39) para la operación de enfriamiento es una parte de detección de temperatura para detectar la temperatura del refrigerante en una salida del intercambiador de calor exterior (23) cuando el refrigerante circula en el circuito refrigerante (20) en un ciclo de enfriamiento.
El controlador (40) está configurado para recibir señales de salida del sensor de temperatura interior (31), el sensor de baja presión (32), el sensor de temperatura de descarga (33) y el sensor de alta presión (34), y para controlar una frecuencia de funcionamiento del compresor (21), el grado de apertura de la válvula de expansión exterior (24) y una frecuencia de funcionamiento del ventilador exterior (28). El controlador (40) funciona como una sección de control.
El controlador (40) incluye, como se muestra en las Figuras 2 y 3, un calculador objetivo de baja presión (41) para calcular un objetivo de baja presión Pls que es un valor objetivo de la baja presión del ciclo de refrigeración, un calculador objetivo de alta presión (42) para calcular un objetivo Phs de alta presión que es un valor objetivo de la alta presión del ciclo de refrigeración, un calculador de temperatura de descarga objetivo (43) para calcular una temperatura de descarga objetivo T1s que es un valor objetivo de la temperatura de descarga del refrigerante, y un generador de señal de control (49) para generar señales de control transmitidas al compresor (21), la válvula de expansión exterior (24) y el ventilador exterior (28). El controlador (40) realiza el control de diferentes maneras para la operación de enfriamiento y la operación de calentamiento. Es decir, los componentes operados en la operación de enfriamiento son diferentes de los operados en la operación de calentamiento. Por lo tanto, un bloque de control para la operación de enfriamiento se muestra en la Figura 2, y un bloque de control para la operación de calentamiento se muestra en la Figura 3.
El calculador de baja presión objetivo (41) calcula el Pls de baja presión objetivo basado en una desviación de temperatura et entre una temperatura establecida Ts y la señal de salida del sensor de temperatura interior (31) (es decir, una temperatura interior Ta).
En la operación de enfriamiento, el calculador de alta presión objetivo (42) calcula los Phs de alta presión objetivo basados en la señal de salida del sensor de temperatura exterior (30) (es decir, una temperatura exterior T0) y la señal de salida de la salida del sensor de temperatura de salida del refrigerador de gas (39) para la operación de enfriamiento (es decir, una temperatura de salida del refrigerador de gas T4). En la operación de calentamiento, el calculador de alta presión objetivo (42) calcula los Phs de alta presión objetivo basados en la desviación de temperatura et, y la señal de salida del sensor de temperatura de salida del refrigerador de gas (37) para la operación de calentamiento (es decir, la temperatura de salida del refrigerador de gas T4).
El calculador de temperatura de descarga objetivo (43) calcula la temperatura de descarga objetivo T1 en función de la desviación de temperatura et, la señal de salida del sensor de baja presión (32) (es decir, un PI de baja presión real), la señal de salida del sensor de alta presión (34) (es decir, un Ph de alta presión real), una frecuencia de operación fc del compresor (21) y la temperatura exterior T0. Más específicamente, el calculador de temperatura de descarga objetivo (43) calcula la temperatura de descarga objetivo T1s correspondiente a un grado objetivo de sobrecalentamiento basado en la desviación de temperatura et, la presión de baja presión real PI, la presión de alta presión real Ph, la frecuencia de operación fc del compresor (21), y la temperatura exterior T0.
El calculador de baja presión objetivo (41), el calculador de alta presión objetivo (42) y el calculador de temperatura de descarga objetivo (43) tienen mapas y funciones, respectivamente. Cada uno de los calculadores está configurado para entregar un valor de salida (un valor objetivo) correspondiente a la entrada.
Las señales de entrada al generador de señal de control (49) en la operación de enfriamiento son diferentes de las entradas al generador de señal de control (49) en la operación de calentamiento. El generador de señal de control (49) tiene una pluralidad de secciones de control PID (p1a, p2a, ..., p1b, p2b, ...) cada una con un parámetro de control correspondiente a la señal de entrada.
En la operación de enfriamiento, el generador de señal de control (49) recibe una desviación de baja presión e1 entre la Pls de baja presión objetivo calculada por el calculador de baja presión objetivo (41) y el PI de baja presión real del sensor de baja presión (32), una desviación de alta presión e2 entre los Phs de alta presión objetivo calculados por el calculador de alta presión objetivo (42) y el Ph de alta presión real del sensor de alta presión (34), y una desviación de temperatura de descarga e3 entre la temperatura de descarga objetivo T1s calculada por el calculador de temperatura de descarga objetivo (43) y la señal de salida del sensor de temperatura de descarga (33) (es decir, una temperatura de descarga real T1).
Nueve secciones de control PID (p1a, p2a, ...) del generador de señal de control (49) se operan en la operación de enfriamiento. Específicamente, la desviación de baja presión e1 introducida en el generador de señal de control (49) se introduce en las secciones de control PID primera a tercera (p1a, p2a, p3a), la desviación de alta presión e2 se introduce en las secciones de control PID cuarta a sexta (p4a, p5a, p6a) y la desviación de la temperatura de descarga e3 se introduce en las secciones de control PID séptima a novena (p7a, p8a, p9a).
Cada una de las secciones de control PID primera a novena (p1a, p2a, ...) entrega una salida generada multiplicando la desviación de entrada por un parámetro de control predeterminado. Como resultado, el generador de señal de control (49) genera una señal de control de frecuencia del compresor Afc al agregar las señales de salida de las secciones de control PID primera, cuarta y séptima (p1a, p4a, p7a), genera una señal de control de válvula de expansión Aev mediante la adición de las señales de salida de las secciones de control PID segunda, quinta y octava (p2a, p5a, p8a) y genera una señal de control de frecuencia de ventilador Aff mediante la adición de las señales de salida de las secciones de control PID tercera, sexta y novena (p3a, p6a, p9a).
La señal de control de frecuencia del compresor Afc, la señal de control de la válvula de expansión Aev y la señal de control de frecuencia del ventilador Aff generada de esta manera se envían al acondicionador de aire (10).
En el acondicionador de aire (10), una frecuencia de CA suministrada al motor del compresor (21) (es decir, la frecuencia de operación) se establece en un valor correspondiente a la señal de control de frecuencia del compresor Afc, cambiando así la velocidad de rotación del compresor (21). Por lo tanto, la capacidad del compresor (21) varía según la señal de control de frecuencia del compresor Afc.
Un número de pulso de la señal suministrada al motor de pulso de la válvula de expansión exterior (24) se establece en un valor correspondiente a la señal de control de la válvula de expansión Aev. Por lo tanto, el motor de impulsos de la válvula de expansión exterior (24) gira en un ángulo correspondiente al número de impulsos, ajustando así el grado de apertura de la válvula según la señal de control de la válvula de expansión Aev.
Además, una frecuencia de CA suministrada al motor del ventilador exterior (28) (es decir, la frecuencia de operación) se establece en un valor correspondiente a la señal de control de frecuencia del ventilador Aff, cambiando así la velocidad de rotación del ventilador exterior (28). Por lo tanto, un caudal de aire suministrado desde el ventilador exterior (28) al intercambiador de calor exterior (23) varía según la señal de control de frecuencia del ventilador Aff.
El PI de baja presión, la temperatura de descarga T1 y el pH de alta presión del acondicionador de aire (10) operado en este estado de operación se retroalimentan al controlador (40) a través del sensor de baja presión (32), el sensor de temperatura de descarga (33), y el sensor de alta presión (34). De esta forma, el controlador (40) realiza el control de retroalimentación para establecer el PI de baja presión (y una temperatura de evaporación), la temperatura de descarga T1 (y el grado de sobrecalentamiento) y el pH de alta presión a los valores objetivo correspondientes al estado de operación, respectivamente.
Como se describió anteriormente, cada una de la señal de control de frecuencia del compresor Afc, la señal de control de la válvula de expansión Aev y la señal de control de frecuencia del ventilador Aff se generan asociando la desviación de baja presión e1, la desviación de alta presión e2 y la desviación de temperatura de descarga e3 entre sí. Específicamente, por ejemplo, a diferencia de un aparato de refrigeración en el que la baja presión del ciclo de refrigeración está controlada por el compresor (21), la temperatura de descarga del refrigerante está controlada por la válvula de expansión exterior (24) y la alta presión del ciclo de refrigeración está controlada por el ventilador exterior (28), los objetos del control correspondientes a los valores físicos, respectivamente, no se controlan de forma independiente. En lugar de esto, el compresor (21), la válvula de expansión exterior (24) y el ventilador exterior (28) se controlan simultáneamente, controlando así simultáneamente de este modo o simultáneamente la alta presión, la baja presión y la temperatura de descarga. Específicamente, cada una de la baja presión, la alta presión y la temperatura de descarga no está controlada solo por uno de los compresores (21), la válvula de expansión exterior (24) y el ventilador exterior (28), sino que está controlado por el compresor (21), la válvula de expansión exterior (24) y el ventilador exterior (28) en su totalidad. Más específicamente, cada uno de los objetos del control, es decir, el compresor (21), la válvula de expansión exterior (24) y el ventilador exterior (28), se controla no solo en función de los cambios de baja presión, alta presión y la temperatura de descarga resultante del control únicamente de cada uno de los objetos de control, sino que se controla en función de los cambios de baja presión, alta presión y temperatura de descarga resultante del control de los otros objetos de control (en otras palabras, los parámetros de control de las primeras a nueve secciones de control PID (p1a, p2a, ...) se determinan para tener en cuenta estos cambios).
En la operación de calentamiento, el generador de señal de control (49) recibe la desviación de alta presión e2 entre los Phs de alta presión objetivo calculados por el calculador de alta presión objetivo (42) y el Ph de alta presión real del sensor de alta presión (34), y la desviación de la temperatura de descarga e3 entre la temperatura de descarga objetivo T1s calculada por el calculador de temperatura de descarga objetivo (43) y la temperatura de descarga real T1 del sensor de temperatura de descarga (33).
En la operación de calentamiento, se operan cuatro secciones de control PID (p1b, p2b, ...) del generador de señal de control (49). Específicamente, la desviación de la temperatura de descarga e3 introducida en el generador de señal de control (49) se introduce en las primera y segunda secciones de control PID (p1b, p2b), y la desviación de alta presión e2 se introduce en las secciones de control PID tercera y cuarta (p3b, p4b).
Cada una de las secciones de control PID primera a cuarta (p1b, p2b, ...) entrega una salida generada multiplicando la desviación de entrada por un parámetro de control predeterminado. Como resultado, el generador de señal de control (49) genera la señal de control de frecuencia del compresor Afc agregando las señales de salida de las secciones de control PID primera y tercera (p1b, p3b), y genera la señal de control de la válvula de expansión Aev agregando las señales de salida de las secciones de control PID segunda y cuarta (p2b, p4b).
La señal de control de frecuencia del compresor Afc y la señal de control de la válvula de expansión Aev generadas de esta manera se envían al acondicionador de aire (10).
En el acondicionador de aire (10), la capacidad del compresor (21) varía según la señal de control de frecuencia del compresor Afc, y el grado de apertura de la válvula de expansión exterior (24) se ajusta según la señal de control de la válvula de expansión Aev.
La temperatura de descarga T1 y la alta presión Ph del acondicionador de aire (10) operado en este estado de operación se retroalimentan al controlador (40) a través del sensor de temperatura de descarga (33) y el sensor de alta presión (34). De esta manera, el controlador (40) realiza el control de retroalimentación para establecer la temperatura de descarga T1 (y el grado de sobrecalentamiento) y la alta presión Ph a los valores objetivo correspondientes al estado de operación, respectivamente.
Como se describió anteriormente, cada una de la señal de control de frecuencia del compresor Afc y la señal de control de la válvula de expansión Aev se generan asociando la desviación de alta presión e2 y la desviación de temperatura de descarga e3 entre sí. Específicamente, por ejemplo, a diferencia de un aparato de refrigeración en el que la alta presión del ciclo de refrigeración está controlada por el compresor (21), y la temperatura de descarga del refrigerante está controlada por la válvula de expansión exterior (24), los objetos de control correspondientes a los valores físicos, respectivamente, no se controlan de forma independiente. En lugar de esto, el compresor (21) y la válvula de expansión exterior (24) se controlan simultáneamente, controlando así simultáneamente de este modo o simultáneamente la alta presión y la temperatura de descarga. Específicamente, cada una de las altas presiones y la temperatura de descarga no está controlada por solo uno del compresor (21) y la válvula de expansión exterior (24), sino que está controlada tanto por el compresor (21) como por la válvula de expansión exterior (24). Más específicamente, cada uno de los objetos de control, es decir, el compresor (21) y la válvula de expansión exterior (24), se controla no solo en función de los cambios de la alta presión y la temperatura de descarga resultantes únicamente del control de cada uno de los objetos de control, pero se controla en función de los cambios de la alta presión y la temperatura de descarga resultantes del control de los otros objetos de control (en otras palabras, los parámetros de control de las secciones de control PID primera a cuarta (p1b, p2b, ...) se determinan para tener en cuenta estos cambios).
Por lo tanto, según la primera realización, la pluralidad de objetos de control (p. ej., el compresor (21), la válvula de expansión exterior (24), etc.) se controlan simultáneamente de tal manera que la alta presión del ciclo de refrigeración, y el valor físico predeterminado del acondicionador de aire (10) se ajusta a los valores objetivo predeterminados correspondientes al estado de operación. Al mismo tiempo, cada uno de los objetos de control se controla teniendo en cuenta los cambios del valor físico y la alta presión del ciclo de refrigeración resultante del control de la pluralidad de objetos de control. Según estos esquemas, la capacidad del acondicionador de aire (10) (p. ej., la baja presión, el grado de sobrecalentamiento, etc., en la operación de enfriamiento) se puede controlar manteniendo la alta presión estable al valor objetivo correspondiente al estado de operación. Esto puede evitar un evento en el que el control de un valor físico objetivo no pueda resolverse fácilmente, es decir, un evento en el que el ajuste de un primer valor físico cambie un segundo valor físico y la corrección del cambio del segundo valor físico ajustando el segundo valor físico cambia un tercer valor físico o el primer valor físico ya ajustado, lo que implica otro ajuste. Esto permite una tasa de convergencia mejorada del control de la capacidad y la alta presión del acondicionador de aire (10).
Según la presente realización, tres valores físicos, es decir, la baja presión, la alta presión y la temperatura de descarga, son controlados por tres objetos de control, es decir, el compresor (21), la válvula de expansión exterior (24) y el ventilador exterior (28), en la operación de enfriamiento. En la operación de calentamiento, dos valores físicos, es decir, la alta presión y la temperatura de descarga, son controlados por dos objetos de control, es decir, el compresor (21) y la válvula de expansión exterior (24). Sin embargo, algunos de los objetos de control tienen fácilmente un efecto en los valores físicos, pero otros no. Es decir, incluso cuando se cambia uno de los objetos de control, algunos valores físicos son menos susceptibles al cambio. En la presente realización, todos los valores físicos que se van a controlar son de entrada, y están asociados entre sí para generar señales de control que corresponden cada uno a los objetos de control. En lugar de esto, al generar una señal de control para uno de los objetos de control a los que un determinado valor físico es menos susceptible, el grado de asociación de cierto valor físico puede reducirse o eliminarse (específicamente, entre las secciones de control PID (p1a, ..., p1b, ...) para generar la señal de control para el objeto de control al que un determinado valor físico es menos susceptible, un parámetro de control de una de las secciones de control PID correspondientes al determinado valor físico se puede reducir o reducir a cero.)
[Segunda realización]
Una segunda realización de la presente invención se describirá a continuación.
Un acondicionador de aire (210) de la segunda realización es diferente del acondicionador de aire (10) de la primera realización en que se proporcionan dos válvulas de expansión (24, 26) entre un intercambiador de calor exterior (23) y un intercambiador de calor interior (27) de un circuito refrigerante (220), y que se proporcionan dos compresores (21a, 21b) para realizar un ciclo de refrigeración por compresión de dos etapas.
Específicamente, como se muestra en la Figura 4, el acondicionador de aire (210) incluye un circuito refrigerante (220) y un controlador (240).
El circuito refrigerante (220) conecta un primer compresor de baja presión (21a), un segundo compresor de alta presión (21b), una válvula de conmutación de cuatro vías (22), un intercambiador de calor exterior (23), una válvula de expansión exterior (24), un separador gas-líquido (25), una válvula de expansión interior (26) y un intercambiador de calor interior (27).
Específicamente, en el circuito refrigerante (220), un lado de descarga del segundo compresor (21b) está conectado a un primer puerto de la válvula de conmutación de cuatro vías (22), y un lado de succión del primer compresor (21 a) está conectado a un segundo puerto de la válvula de conmutación de cuatro vías (22). El primer compresor (21 a) y el segundo compresor (21b) están conectados a través de una tubería de tal manera que el refrigerante comprimido y descargado desde el primer compresor (21 a) es aspirado al segundo compresor (21 b) para una compresión adicional. En el circuito refrigerante (220), el intercambiador de calor exterior (23), la válvula de expansión exterior (24), el separador gas-líquido (25), la válvula de expansión interior (26) y el intercambiador de calor interior (27) dispuestos secuencialmente en una ruta desde un tercer puerto a un cuarto puerto de la válvula de conmutación de cuatro vías (22) . El separador gas-líquido (25) está conectado a la tubería que conecta el primer compresor (21a) y el segundo compresor (21 b) a través de una primera tubería de refrigerante de presión intermedia (25a).
Los primer y segundo compresores (21a, 21b) son iguales que el compresor de la primera realización. Los primer y segundo compresores (21a, 21b) constituyen un mecanismo de compresión.
Cada una de la válvula de expansión exterior (24) y la válvula de expansión interior (26) está compuesta por una válvula de expansión electrónica cuyo grado de apertura es variable y cuyo elemento de válvula (no mostrado) es accionado por un motor de pulso (no mostrado). La válvula de expansión exterior (24) constituye un primer mecanismo de expansión, y la válvula de expansión interior (26) constituye un segundo mecanismo de expansión.
El separador gas-líquido (25) es un contenedor hermético cilíndrico longitudinal. El separador gas-líquido (25) está conectado a la válvula de expansión exterior (24) y la válvula de expansión interior (26) a través de un circuito puente (50).
Específicamente, la válvula de expansión exterior (24) está conectada a uno de los terminales del circuito puente (50) a través de un segundo tubo de refrigerante de presión intermedia (25b). La válvula de expansión interior (26) está conectada a un segundo terminal del circuito puente (50) a través de un tercer tubo de refrigerante de presión intermedia (25c). Un extremo de un tubo de entrada de refrigerante (25d) está conectado a un tercer terminal del circuito puente (50), y el otro extremo del tubo de entrada de refrigerante (25d) está conectado al separador de gaslíquido (25). El otro extremo del tubo de entrada de refrigerante (25d) penetra en una superficie superior del contenedor hermético que sirve como separador de gas-líquido (25), y se coloca en una porción superior de espacio dentro del contenedor. Un extremo de un tubo de salida de refrigerante (25e) está conectado a un cuarto terminal del circuito puente (50), y el otro extremo del tubo de salida de refrigerante (25e) está conectado al separador de gas-líquido (25). El otro extremo del tubo de salida de refrigerante (25e) penetra en la superficie superior del contenedor hermético del separador gas-líquido (25), y se coloca en una porción inferior del espacio dentro del contenedor.
Un extremo del primer tubo de refrigerante de presión intermedia (25a) cerca del separador gas-líquido (25) penetra en la superficie superior del contenedor hermético del separador gas-líquido (25), y se coloca en la parte superior del espacio dentro del contenedor.
Al igual que el acondicionador de aire de la primera realización, el acondicionador de aire (210) puede realizar de manera conmutable la operación de enfriamiento y la operación de calentamiento al cambiar la válvula de conmutación de cuatro vías (22).
En la operación de enfriamiento, la válvula de conmutación de cuatro vías (22) se establece en el primer estado. Cuando el primer y el segundo compresor (21a, 21b) funcionan en este estado, el intercambiador de calor exterior (23) funciona como un radiador (un refrigerador de gas) y el intercambiador de calor interior (27) funciona como un evaporador para realizar el ciclo de refrigeración. Específicamente, un refrigerante de presión intermedia descargado desde el primer compresor (21a) se comprime en el segundo compresor (21b) al estado supercrítico. El refrigerante supercrítico fluye hacia el intercambiador de calor exterior (23) y disipa el calor hacia el aire exterior. Después de la disipación de calor, el refrigerante de alta presión disminuye la presión en la válvula de expansión exterior (24) para convertirse en un refrigerante de presión intermedia de dos fases gas-líquido, y fluye hacia el separador de gas-líquido (25) a través del segundo tubo de refrigerante de presión intermedia (25b), el circuito puente (50) y el tubo de entrada de refrigerante (25d). El refrigerante de presión intermedia que entró en el separador gas-líquido (25) se separa en un refrigerante líquido y un refrigerante gaseoso. El refrigerante gaseoso a presión intermedia fluye desde la porción superior en el espacio dentro del separador gas-líquido (25) al lado de succión del segundo compresor (21b) a través del primer tubo refrigerante a presión intermedia (25a), se fusiona con el refrigerante gaseoso de presión intermedia descargado desde el primer compresor (21a) y se aspira al segundo compresor (21b). El refrigerante líquido de presión intermedia se almacena temporalmente en la parte inferior del espacio dentro del separador gas-líquido (25) y, a continuación, sale de la parte inferior del espacio para pasar a través del tubo de salida de refrigerante (25e), el circuito puente (50), y el tercer tubo de refrigerante de presión intermedia (25c). A continuación, el refrigerante líquido de presión intermedia se expande (disminuye la presión) en la válvula de expansión interior (26) para convertirse en un refrigerante de baja presión bifásico gas-líquido y fluye hacia el intercambiador de calor interior (27). En el intercambiador de calor interior (27), el refrigerante absorbe el calor del aire interior para evaporarse, y el aire interior enfriado se suministra al interior de la habitación. El refrigerante evaporado es aspirado y comprimido en el primer compresor (21a).
En la operación de calentamiento, la válvula de conmutación de cuatro vías (22) se establece en el segundo estado. Cuando el primer y el segundo compresor (21 a, 21 b) funcionan en este estado, el intercambiador de calor interior (27) funciona como un radiador (un refrigerador de gas), y el intercambiador de calor exterior (23) funciona como un evaporador para realizar el ciclo de refrigeración. Específicamente, un refrigerante gaseoso de presión intermedia descargado desde el primer compresor (21a) se comprime en el segundo compresor (21b) al estado supercrítico. El refrigerante supercrítico fluye hacia el intercambiador de calor interior (27) y disipa el calor hacia el aire interior. El aire interior calentado se suministra al interior de la habitación. Después de la disipación de calor, el refrigerante disminuye la presión en la válvula de expansión interior (26) para convertirse en un refrigerante de presión intermedia de dos fases gas-líquido, y fluye hacia el separador de gas-líquido (25) a través del tercer tubo de refrigerante de presión intermedia (25c), el circuito puente (50) y el tubo de entrada de refrigerante (25d). El refrigerante de presión intermedia que entró en el separador gas-líquido (25) se separa en un refrigerante líquido y un refrigerante gaseoso. El refrigerante gaseoso de presión intermedia fluye desde la porción superior del espacio dentro del separador de gas-líquido (25) al lado de succión del segundo compresor (21b) a través del primer tubo refrigerante de presión intermedia (25a), se fusiona con el refrigerante gaseoso de presión intermedia descargado desde el primer compresor (21 a) y se aspira al segundo compresor (21 b). El refrigerante líquido de presión intermedia se almacena temporalmente en la parte inferior del espacio dentro del separador de gas-líquido (25) y, a continuación, fluye desde la parte inferior del espacio a la válvula de expansión exterior (24) a través del tubo de salida de refrigerante (25e), el circuito puente (50) y la segunda tubería de refrigerante de presión intermedia (25b). El refrigerante líquido de presión intermedia se expande (disminuye la presión) a medida que pasa a través de la válvula de expansión exterior (24) para convertirse en un refrigerante de baja presión bifásico gas-líquido y fluye hacia el intercambiador de calor exterior (23). En el intercambiador de calor exterior (23), el refrigerante absorbe el calor del aire exterior para evaporarse. El refrigerante evaporado es aspirado y comprimido en el primer compresor (21 a).
El acondicionador de aire (210) configurado de esta manera incluye, en el circuito refrigerante (220), un sensor de temperatura interior (31), un sensor de baja presión (32), un sensor de temperatura de descarga (33), un sensor de alta presión (34), un sensor de temperatura de succión (35), un sensor de temperatura de saturación de presión intermedia (36), un sensor de temperatura de salida del refrigerador de gas (37) para la operación de calentamiento.
El sensor de temperatura interior (31) es una parte de detección de temperatura para detectar la temperatura del aire interior que se introduce en el intercambiador de calor interior (27). El sensor de baja presión (32) es una parte de detección de presión para detectar la presión del refrigerante aspirado en el primer compresor (21a), es decir, la baja presión del ciclo de refrigeración en el circuito de refrigerante (220). El sensor de temperatura de descarga (33) es una parte de detección de temperatura para detectar la temperatura del refrigerante descargado desde el segundo compresor (21b). El sensor de alta presión (34) es una parte de detección de presión para detectar la presión del refrigerante descargado desde el segundo compresor (21b), es decir, la alta presión del ciclo de refrigeración en el circuito refrigerante (220). El sensor de temperatura de succión (35) es una parte de detección de temperatura para detectar la temperatura del refrigerante aspirado en el primer compresor (21a). El sensor de temperatura de saturación de presión intermedia (36) está dispuesto en la tubería de salida de refrigerante (25e) que conecta el circuito puente (50) y el separador de gas-líquido (25), y funciona como una parte de detección de temperatura para detectar la temperatura del refrigerante de presión intermedia, es decir, la temperatura de saturación de presión intermedia del ciclo de refrigeración. El sensor de temperatura de salida del refrigerador de gas (37) para la operación de calentamiento es una parte de detección de temperatura para detectar la temperatura del refrigerante en una salida del intercambiador de calor interior (27) cuando el refrigerante circula en el circuito de refrigerante (220) en un ciclo de calentamiento.
El controlador (240) está configurado para recibir señales de salida del sensor de temperatura interior (31), el sensor de baja presión (32), el sensor de alta presión (34), el sensor de temperatura de succión (35), el sensor de temperatura de saturación de presión intermedia (36), y el sensor de temperatura de salida del refrigerador de gas (37) para la operación de calentamiento, y para controlar las frecuencias de operación del primer y segundo compresores (21a, 21 b), y los grados de apertura de las válvulas de expansión exterior e interior (24, 26).
El controlador (240) incluye, como se muestra en las Figuras 5 y 6, un calculador de baja presión objetivo (41) para calcular un Pls de baja presión objetivo que es un valor objetivo de la baja presión del ciclo de refrigeración, un calculador de alta presión objetivo (42) para calcular un Phs de alta presión objetivo que es un valor objetivo de la alta presión del ciclo de refrigeración, un calculador de grado de sobrecalentamiento objetivo (44) para calcular el grado objetivo de SHs de sobrecalentamiento del refrigerante, que es un valor objetivo del grado de sobrecalentamiento del refrigerante, un calculador de grado de sobrecalentamiento real (45) para calcular el grado real de sobrecalentamiento SH del refrigerante, un calculador de temperatura de saturación de presión intermedia objetivo (46) para calcular una temperatura de saturación de presión intermedia objetivo T3s que es un valor objetivo de la temperatura de saturación de presión intermedia del refrigerante, un calculador de temperatura de salida del refrigerador de gas objetivo (47) para calcular una temperatura de salida del refrigerador de gas objetivo T4s, que es un valor objetivo de la temperatura del refrigerante en una salida del refrigerador de gas en la operación de calentamiento, y un generador de señal de control (249) para generar señales de control transmitidas al primer y segundo compresores (21 a, 21 b), y las válvulas de expansión exterior e interior (24, 26) El controlador (240) realiza el control de diferentes maneras para la operación de enfriamiento y la operación de calentamiento. Por lo tanto, un bloque de control para la operación de enfriamiento se muestra en la Figura 5, y un bloque de control para la operación de calentamiento se muestra en la Figura 6.
En la operación de enfriamiento, el calculador del grado de sobrecalentamiento objetivo (44) calcula el grado objetivo de SHs de sobrecalentamiento de uno de los intercambiadores de calor exteriores (23) y el intercambiador de calor interior (27) que funciona como un evaporador basado en una desviación de temperatura y entre una temperatura de ajuste Ts y una temperatura interior Ta desde el sensor de temperatura interior (31). En la operación de calentamiento, el calculador de grado de sobrecalentamiento objetivo (44) calcula el grado de objetivo de sobrecalentamiento SHs basándose en la desviación de temperatura et y una temperatura exterior T0 del sensor de temperatura exterior (30).
El calculador de grado de sobrecalentamiento real (45) calcula el grado real de sobrecalentamiento SH del refrigerante en una salida de un intercambiador de calor que funciona como un evaporador del intercambiador de calor exterior (23) y el intercambiador de calor interior (27) basándose en una presión baja real PI del sensor de baja presión (32) y una temperatura de succión real T2 del sensor de temperatura de succión (35).
El calculador de temperatura de saturación de presión intermedia objetivo (46) calcula la temperatura de saturación de presión intermedia objetivo T3s basándose en al menos una de la temperatura exterior T0 del sensor de temperatura exterior (30), la temperatura interior Ta del sensor de temperatura interior (31), un Ph de alta presión real del sensor de alta presión (34), la baja presión real Pl del sensor de baja presión (32), los Phs de alta presión objetivo calculados por el calculador de alta presión objetivo (42) y el Pls de baja presión objetivo calculado por el calculador objetivo de baja presión (41).
El calculador de temperatura de salida del refrigerador de gas objetivo (47) calcula la temperatura de salida del refrigerador de gas objetivo T4s, que es un valor objetivo de la temperatura del refrigerante en la salida del intercambiador de calor interior (27) cuando funciona el intercambiador de calor interior (27) como radiador, basado en la desviación de temperatura et.
El calculador de grado de sobrecalentamiento objetivo (44), el calculador de grado de sobrecalentamiento real (45) y el calculador de temperatura de saturación de presión intermedia objetivo (46) tienen mapas y funciones, respectivamente. Cada uno de ellos está configurado para suministrar un valor de salida (un valor objetivo) correspondiente a la entrada.
Las señales de entrada al generador de señal de control (249) en la operación de enfriamiento son diferentes de las entradas al generador de señal de control (249) en la operación de calentamiento. El generador de señal de control (249) tiene una pluralidad de secciones de control PID (pía, p2a, p1b, p2b, ...) teniendo cada una un parámetro de control correspondiente a la señal de entrada.
En la operación de enfriamiento, el generador de señal de control (49) recibe una desviación de baja presión eí entre la Pls de baja presión objetivo calculada por el calculador de baja presión objetivo (41) y el PI de baja presión real del sensor de baja presión (32), a desviación de alta presión e2 entre los Phs de alta presión objetivo calculados por el calculador de alta presión objetivo (42) y el Ph de alta presión real del sensor de alta presión (34), una desviación del grado de sobrecalentamiento e4 entre el grado objetivo de SHs de sobrecalentamiento calculado por el calculador de grado de sobrecalentamiento objetivo (44) y el grado real de sobrecalentamiento SH calculado por el calculador de grado de sobrecalentamiento real (45), y una desviación de temperatura de saturación de presión intermedia e5 entre la temperatura de saturación de presión intermedia objetivo T3s calculada por el calculador de temperatura de saturación de presión intermedia objetivo (46) y la señal de salida del sensor de temperatura de saturación de presión intermedia (36) (es decir, una temperatura de saturación de presión intermedia real T3).
En la operación de enfriamiento, se operan dieciséis secciones de control PID (p1c, p2c, ...) del generador de señal de control (249). Específicamente, la entrada de desviación de alta presión e2 al generador de señal de control (249) se introduce en las secciones de control PID primera a cuarta (p1c-p4c), la desviación de temperatura de saturación de presión intermedia e5 se introduce en las secciones de control PID quinta a octava (p5c-p8c), la desviación de baja presión e1 se introduce en las secciones de control PID novena a duodécima (p9c-p12c), y la desviación del grado de sobrecalentamiento e4 se introduce en las secciones de control PID decimotercera a decimosexta (p13c-p16c).
Cada una de las secciones de control PID primera a decimosexta (p1c, p2c, ...) suministra una salida generada multiplicando la desviación de entrada por un parámetro de control predeterminado. Como resultado, el generador de señal de control (249) genera una primera señal de control de frecuencia del compresor Afc1 al agregar las señales de salida de las secciones de control PID primera, quinta, novena y decimotercera (p1c, p5c, p9c, p13c), genera una segunda señal de control de frecuencia del compresor Afc2 al agregar las señales de salida de las secciones de control PID segunda, sexta, décima y decimocuarta (p2c, p6c, p10c, p14c), genera una señal de control de la válvula de expansión exterior Aev1 al agregar las señales de salida de la tercera, séptima, undécima y decimoquinta secciones de control PID (p3c, p7c, p11c, p15c), y genera una señal de control de la válvula de expansión interior Aev2 al agregar las señales de salida de las secciones de control PID cuarta, octava, duodécima y decimosexta (p4c, p8c, p12c, p16c).
La primera señal de control de frecuencia del compresor Afc1, la segunda señal de control de frecuencia del compresor Afc2, la señal de control de la válvula de expansión exterior Aev1 y la señal de control de la válvula de expansión interior Aev2 generadas de esta manera se envían al acondicionador de aire (210).
En el acondicionador de aire (210), la capacidad del primer compresor (21a) varía a un valor correspondiente a la primera señal de control de frecuencia del compresor Afc1, y la capacidad del segundo compresor (21b) varía a un valor correspondiente a la segunda señal de control de frecuencia del compresor Afc2.
El grado de apertura de la válvula de expansión exterior (24) se ajusta según la señal de control de la válvula de expansión exterior Aev1, y el grado de apertura de la válvula de expansión interior (26) también se ajusta según la señal de control de la válvula de expansión interior Aev2.
El PI de baja presión, el pH de alta presión, la temperatura de succión T2 y la temperatura de saturación de presión intermedia T3 en el acondicionador de aire (210) operado en este estado de operación se retroalimentan al controlador (240) a través del sensor de baja presión (32)), el sensor de alta presión (34), el sensor de temperatura de succión (35) y el sensor de temperatura de saturación de presión intermedia (36). Por lo tanto, el controlador (240) realiza el control de retroalimentación para establecer la baja presión Pl, la alta presión Ph, el grado de sobrecalentamiento SH y la temperatura de saturación de presión intermedia T3 a los valores objetivo correspondientes al estado de operación, respectivamente.
Como se describió anteriormente, cada una de las señales de control de frecuencia del compresor primero y segundo Afc1 y Afc2, y las señales de control de la válvula de expansión exterior e interior Aev1 y Aev2 se generan asociando la desviación de baja presión e1, la desviación de alta presión e2, la desviación del grado de sobrecalentamiento e4, y la desviación de temperatura de saturación de presión intermedia e5 entre sí. Específicamente, los objetos de control que corresponden cada uno a los valores físicos no se controlan de forma independiente, pero el primer y el segundo compresor (21a, 21b) y las válvulas de expansión exterior e interior (24, 26) se controlan de forma simultánea, por lo tanto, simultáneamente o controlando así simultáneamente la baja presión, la alta presión, el grado de sobrecalentamiento y la temperatura de saturación de presión intermedia. Es decir, cada una de la baja presión, la alta presión, el grado de sobrecalentamiento y la temperatura de saturación de la presión intermedia no están controladas solo por uno de los primer y segundo compresores (21a, 21b) y las válvulas de expansión exterior e interior (24, 26), pero están controladas por todos los compresores primero y segundo (21a, 21b) y las válvulas de expansión exterior e interior (24, 26). Más específicamente, cada uno de los objetos de control, es decir, el primer y el segundo compresor (21a, 21b) y las válvulas de expansión exterior e interior (24, 26), se controlan no solo en función de los cambios de baja presión, la alta presión, el grado de sobrecalentamiento y la temperatura de saturación de presión intermedia resultante únicamente del control de cada uno de los objetos de control, sino que se controla en función de los cambios de baja presión, alta presión, grado de sobrecalentamiento y la temperatura de saturación de presión intermedia resultante del control de los otros objetos de control (en otras palabras, los parámetros de control de las secciones de control PID primera a decimosexta (p1c, p2c,...) se determinan para tener en cuenta estos cambios)
En la operación de calentamiento, el generador de señal de control (249) recibe la desviación de alta presión e2 entre los Phs de alta presión objetivo calculados por el calculador de alta presión objetivo (42) y el Ph de alta presión real del sensor de alta presión (34), la desviación del grado de sobrecalentamiento e4 entre el grado objetivo de SH de sobrecalentamiento calculado por el calculador del grado de sobrecalentamiento objetivo (44) y el grado real de SH de sobrecalentamiento calculado por el calculador del grado de sobrecalentamiento real (45), la desviación de temperatura de saturación de presión intermedia e5 entre la temperatura de saturación de presión intermedia objetivo T3s calculada por el calculador de temperatura de saturación de presión intermedia objetivo (46) y la temperatura de saturación de presión intermedia real T3 del sensor de temperatura de saturación de presión intermedia (36), y la desviación de temperatura de salida del refrigerador de gas e6 entre la temperatura de salida del refrigerador de gas objetivo T4s calculados por el calculador de temperatura de salida del refrigerador objetivo (47) y la señal de salida del sensor de temperatura de salida del refrigerador de gas (37) para la operación de calentamiento (es decir, una temperatura de salida real del refrigerador de gas T4).
En la operación de calentamiento, se operan dieciséis secciones de control PID (p1d, p2d, ...) del generador de señal de control (249) diferentes de las operadas en la operación de enfriamiento. Específicamente, la desviación de alta presión e2 introducida en el generador de señal de control (249) se introduce en la primera a la cuarta sección de control PID (p1d-p4d), la desviación de temperatura de saturación de presión intermedia e5 se introduce en el quinto al octavo control PID secciones (p5d-p8d), la desviación de temperatura de salida del refrigerador de gas e6 se introduce en las secciones de control PID novena a duodécima (p9d-p12d), y la desviación del grado de sobrecalentamiento e4 se introduce en las secciones de control PID decimotercera a decimosexta (p13d-p16d)
Cada una de las secciones de control PID primera a decimosexta (p1d, p2d, ...) suministra una salida multiplicando la desviación de entrada por un parámetro de control predeterminado. Como resultado, el generador de señal de control (249) genera una primera señal de control de frecuencia del compresor Afc1 al agregar las señales de salida de las secciones de control PID primera, quinta, novena y decimotercera (p1d, p5d, p9d, p13d), genera una segunda señal de control de frecuencia del compresor Afc2 al agregar las señales de salida de las secciones de control PID segunda, sexta, décima y decimocuarta (p2d, p6d, plOd, p14d), genera una señal de control de la válvula de expansión exterior Aev1 al agregar las señales de salida de la tercera, séptima, undécima y decimoquinta secciones de control PID (p3d, p7d, p11d, pl5d), y genera una señal de control de la válvula de expansión interior Aev2 al agregar las secciones de control PID cuarta, octava, duodécima y decimosexta (p4d, p8d, p12d, p16d).
La primera señal de control de frecuencia del compresor Afc1, la segunda señal de control de frecuencia del compresor Afc2, la señal de control de la válvula de expansión exterior Aev1 y la señal de control de la válvula de expansión interior Aev2 generadas de esta manera se envían al acondicionador de aire (210).
En el acondicionador de aire (210), la capacidad del primer compresor (21a) varía según la primera señal de control de frecuencia del compresor Afc1, la capacidad del segundo compresor (21b) varía según la segunda señal de control de frecuencia del compresor Afc2. El grado de apertura de la válvula de expansión exterior (24) se ajusta según la señal de control de la válvula de expansión exterior Aev1, y el grado de apertura de la válvula de expansión interior (26) se ajusta según la señal de control de la válvula de expansión Aev2.
La alta presión Ph, la temperatura de succión T2, la temperatura de saturación de presión intermedia T3 y la temperatura de salida del refrigerador de gas T4 en el acondicionador de aire (210) operado en este estado de operación se retroalimentan al controlador (240) a través del sensor de alta presión (34), el sensor de temperatura de succión (35), el sensor de temperatura de saturación de presión intermedia (36) y el sensor de temperatura de salida del refrigerador de gas (37) para la operación de calentamiento. Por lo tanto, el controlador (240) realiza un control de retroalimentación para establecer el pH de alta presión, el grado de sobrecalentamiento SH, la temperatura de saturación de presión intermedia T3 y la temperatura de salida del refrigerador de gas T4 a los valores objetivo correspondientes al estado de operación, respectivamente. Las señales de control de frecuencia del compresor primero y segundo Afc1 y Afc2, y las señales de control de la válvula de expansión exterior e interior Aev1 y Aev2 se generan asociando la desviación de alta presión e2, la desviación del grado de sobrecalentamiento e4, la desviación de temperatura de saturación de presión intermedia e5, y la desviación de la temperatura de salida del refrigerador de gas e6 entre sí. Específicamente, los objetos de control que corresponden cada uno a los valores físicos no se controlan de forma independiente, pero el primer y el segundo compresor (21a, 21b) y las válvulas de expansión exterior e interior (24, 26) se controlan de forma simultánea, controlando por lo tanto de forma simultánea o simultáneamente la alta presión, el grado de sobrecalentamiento, la temperatura de saturación de presión intermedia y la temperatura de salida del refrigerador de gas. Es decir, cada una de la alta presión, el grado de sobrecalentamiento, la temperatura de saturación de presión intermedia y la temperatura de salida del refrigerador de gas no se controlan solo por uno de los primer y segundo compresores (21a, 21b) y las válvulas de expansión exterior e interior (24, 26), pero está controlado por todos los primer y segundo compresores (21a, 21b), y las válvulas de expansión exterior e interior (24, 26). Más específicamente, cada uno de los objetos de control, es decir, el primer y el segundo compresor (21 a, 21 b) y las válvulas de expansión exterior e interior (24, 26), se controlan no solo en función de los cambios de la alta presión, el grado de sobrecalentamiento, la temperatura de saturación de presión intermedia y la temperatura de salida del refrigerador de gas resultante del control de cada uno de los objetos de control, sino que se controlan en función de los cambios de la alta presión, el grado de sobrecalentamiento, la temperatura de saturación de presión intermedia y la temperatura de salida del refrigerador de gas resultante del control de los otros objetos de control (en otras palabras, los parámetros de control de las secciones de control PID primera a decimosexta (p1c, p2c, ...) se determinan para tener estos cambios en cuenta).
Por lo tanto, según la segunda realización, la pluralidad de objetos de control (por ejemplo, el primer compresor (21 a), la válvula de expansión exterior (24), etc.) se controlan simultáneamente de tal manera que la alta presión del ciclo de refrigeración, y el valor físico predeterminado del acondicionador de aire (210) se ajusta a los valores objetivo predeterminados correspondientes al estado de operación. Al mismo tiempo, cada uno de los objetos de control se controla teniendo en cuenta los cambios del valor físico y la alta presión del ciclo de refrigeración resultante del control de la pluralidad de objetos de control. Según estos esquemas, la capacidad del acondicionador de aire (210) (p. ej., la baja presión, el grado de sobrecalentamiento, etc., en la operación de enfriamiento) puede controlarse manteniendo la presión alta estable al valor objetivo correspondiente al estado de operación. Esto puede evitar un evento en el que el control de un valor físico objetivo no pueda resolverse fácilmente, es decir, un evento en el que el ajuste de un primer valor físico cambie un segundo valor físico y la corrección del cambio del segundo valor físico mediante el ajuste del segundo valor físico cambia un tercer valor físico o el primer valor físico ya ajustado, lo que implica otro ajuste. Esto permite una tasa de convergencia mejorada del control de la capacidad y la alta presión del acondicionador de aire (210).
Según la presente realización, cuatro valores físicos, es decir, la baja presión, la alta presión, el grado de sobrecalentamiento y la temperatura de saturación de presión intermedia, están controlados por cuatro objetos de control, es decir, el primer y el segundo compresor (21a, 21b), y las válvulas de expansión exterior e interior (24, 26), en la operación de enfriamiento. En la operación de calentamiento, cuatro valores físicos, es decir, la alta presión, el grado de sobrecalentamiento, la temperatura de saturación de la presión intermedia y la temperatura de salida del refrigerador de gas, son controlados por cuatro objetos de control, es decir el primer y segundo compresor (21 a, 21 b) y las válvulas de expansión exterior e interior (24, 26). Sin embargo, algunos de los objetos de control tienen fácilmente un efecto en los valores físicos, pero otros no. Es decir, incluso cuando se cambia uno de los objetos de control, algunos valores físicos son menos susceptibles al cambio. En la presente realización, todos los valores físicos que se van a controlar son de entrada, y están asociados entre sí para generar señales de control que corresponden cada una a los objetos de control. Al generar una señal de control para uno de los objetos de control a los que un determinado valor físico es menos susceptible, el grado de asociación de cierto valor físico puede reducirse o eliminarse (específicamente, entre las secciones de control PID (p1c, ..., p1d, ...) para generar la señal de control para el objeto de control al que un determinado valor físico es menos susceptible, un parámetro de control de una de las secciones de control PID correspondiente al determinado valor físico puede reducirse o reducirse a cero.)
[Tercera realización]
Una tercera realización de la presente invención se describirá a continuación.
Un acondicionador de aire (310) de la tercera realización es diferente del acondicionador de aire (10) de la primera realización en que se proporcionan una pluralidad de intercambiadores de calor interiores (27a, 27b) en un circuito refrigerante (320).
Específicamente, el acondicionador de aire (310) incluye un circuito refrigerante (320) y un controlador (340) como se muestra en la Figura 7.
El circuito refrigerante (320) conecta un compresor (21), una válvula de conmutación de cuatro vías (22), un intercambiador de calor exterior (23), una válvula de expansión exterior (24), un receptor (25), una primera y segunda válvulas de expansión interiores (26a, 26b), y primer y segundo intercambiadores de calor interiores (27a, 27b). En este circuito refrigerante (320), una pluralidad de (dos en la presente realización) intercambiadores de calor interiores (27a, 27b) están conectados en paralelo, y una válvula de expansión interior (26a (26b)) está conectada a cada uno de los intercambiadores de calor interiores (27a (27b)).
Específicamente, en el circuito refrigerante (320), un lado de descarga del compresor (21) está conectado a un primer puerto de la válvula de conmutación de cuatro vías (22), y un lado de succión del compresor (21) está conectado a un segundo puerto de la válvula de conmutación de cuatro vías (22). En el circuito refrigerante (320), el intercambiador de calor exterior (23), la válvula de expansión exterior (24), el receptor (25), las dos válvulas de expansión interior (26a, 26b) y los dos intercambiadores de calor interior (27a, 27b) están dispuestos secuencialmente en una ruta desde un tercer puerto a un cuarto puerto de la válvula de conmutación de cuatro vías (22).
Cada una de las válvulas de expansión exterior (24), y la primera y segunda válvula de expansión de calor interior (26a, 26b) están compuestas por una válvula de expansión electrónica cuyo grado de apertura es variable y cuyo elemento de válvula (no mostrado) es accionado por un motor de impulsos (no se muestra). La válvula de expansión exterior (24) constituye un mecanismo de expansión del lado de fuente de calor, y las primera y segunda válvulas de expansión interior (26a, 26b) constituyen un mecanismo de expansión del lado de utilización.
Los intercambiadores de calor interiores primero y segundo (27a, 27b) están provistos de ventiladores interiores primero y segundo (29a, 29b), respectivamente.
Al igual que el acondicionador de aire de la primera realización, el acondicionador de aire (310) puede realizar de manera conmutable la operación de enfriamiento y la operación de calentamiento al cambiar la válvula de conmutación de cuatro vías (22).
En la operación de enfriamiento, la válvula de conmutación de cuatro vías (22) se establece en el primer estado. Cuando el compresor (21) funciona en este estado, el intercambiador de calor exterior (23) funciona como un radiador, y el primer y segundo intercambiador de calor interior (27a, 27b) funcionan como evaporadores para realizar el ciclo de refrigeración. Específicamente, el refrigerante en el estado supercrítico descargado desde el compresor (21) fluye hacia el intercambiador de calor exterior (23) y disipa el calor al aire exterior. Después de la disipación de calor, el refrigerante se expande (disminuye la presión) a medida que pasa a través de la válvula de expansión exterior (24). El refrigerante expandido pasa a través del receptor (25) y se ramifica, y los flujos ramificados del refrigerante pasan a través de la primera y segunda válvula de expansión interior (26a, 26b). En este momento, el refrigerante se expande aún más (disminuye la presión) y fluye hacia el primer y segundo intercambiador de calor interior (27a, 27b). Es decir, el refrigerante que fluye entre la válvula de expansión exterior (24) y las válvulas de expansión interior (26a, 26b), y en el receptor (25) está a una presión intermedia. En el primer y segundo intercambiador de calor interior (27a, 27b), el refrigerante absorbe el calor del aire interior para evaporarse, y el aire enfriado se suministra al interior de la habitación. El refrigerante evaporado es aspirado y comprimido en el compresor (21).
En la operación de calentamiento, la válvula de conmutación de cuatro vías (22) se establece en el segundo estado. Cuando el compresor (21) funciona en este estado, el primer y el segundo intercambiador de calor interior (27a, 27b) funcionan como radiadores, y el intercambiador de calor exterior (23) funciona como un evaporador para realizar el ciclo de refrigeración. Específicamente, el refrigerante descargado desde el compresor (21) en el estado supercrítico es ramificado, y los flujos ramificados del refrigerante se introducen en el primer y segundo intercambiadores de calor interiores (27a, 27b), respectivamente, y disipan el calor al aire interior. El aire interior calentado se suministra al interior de la habitación. Después de la disipación de calor, el refrigerante se expande (disminuye la presión) a medida que pasa a través de las segundas válvulas de expansión interiores (26a, 26b). El refrigerante expandido pasa a través del receptor (25) y, a continuación, se expande más (disminuye la presión) a medida que pasa a través de la válvula de expansión exterior (24). Es decir, el refrigerante que fluye entre la primera y la segunda válvula de expansión interior (26a, 26b) y la válvula de expansión exterior (24), y en el receptor (25) está a la presión intermedia. El refrigerante expandido por la válvula de expansión exterior (24) fluye hacia el intercambiador de calor exterior (23) y absorbe el calor del aire exterior para que se evapore. El refrigerante evaporado es aspirado y comprimido en el compresor (21).
El acondicionador de aire (310) configurado de esta manera incluye, en el circuito de refrigerante (320), unos primer y segundo sensores de temperatura interior (31a, 31b), un sensor de baja presión (32), un sensor de alta presión (34), un sensor de temperatura de succión (35), unos primer y segundo sensores de temperatura de salida del refrigerador de gas (37a, 37b) para la operación de calentamiento, unos primer y segundo sensores de temperatura de salida del evaporador (38a, 38b), y un sensor de temperatura de salida del refrigerador de gas (39) para la operación de enfriamiento.
El primer y el segundo sensores de temperatura interior (31a, 31b) son partes sensoras para detectar las temperaturas de los flujos del aire interior que se introducen en el primer y segundo intercambiadores de calor interior (27a, 27b), y se proporcionan para el primer y segundo intercambiadores de calor interior (27a, 27b), respectivamente. Los primer y segundo sensores de temperatura de salida del refrigerador de gas (37a, 37b) para la operación de calentamiento son piezas de detección de temperatura para detectar las temperaturas del refrigerante en las salidas del primer y segundo intercambiador de calor interior (27a, 27b), respectivamente, cuando el refrigerante circula en el circuito refrigerante (320) en el ciclo de calentamiento. Los primer y segundo sensores de temperatura de salida del refrigerador de gas (37a, 37b) para la operación de calentamiento se proporcionan para el primer y el segundo intercambiador de calor interior (27a, 27b), respectivamente. Los primer y segundo sensores de temperatura de salida del evaporador (38a, 38b) son piezas de detección de temperatura para detectar las temperaturas del refrigerante en las salidas del primer y segundo intercambiador de calor interior (27a, 27b), respectivamente, cuando el refrigerante circula en el circuito de refrigerante (320) en el ciclo de enfriamiento, y se proporcionan para el primer y segundo intercambiadores de calor interiores (27a, 27b), respectivamente.
El controlador (340) está configurado para recibir señales de salida del primer y segundo sensores de temperatura interior (31a, 31b), el sensor de baja presión (32), el sensor de alta presión (34), el sensor de temperatura de succión (35), el primer y segundo sensores de temperatura de salida del refrigerador de gas (37a, 37b) para la operación de calentamiento, y el primer y segundo sensores de temperatura de salida del evaporador (38a, 38b), y para controlar la frecuencia de operación del compresor (21), y los grados de apertura de las primera y segunda válvulas de expansión exterior e interior (24, 26a, 26b).
El controlador (340) incluye, como se muestra en las Figuras 8 y 9, un calculador de baja presión objetivo (41) para calcular un Pls de baja presión objetivo que es un valor objetivo de la baja presión del ciclo de refrigeración, un calculador de alta presión objetivo (42) para calcular un Phs de alta presión objetivo que es un valor objetivo de la alta presión del ciclo de refrigeración, un calculador de grado de sobrecalentamiento real (45) para calcular el grado real de sobrecalentamiento SH, que es el grado real de sobrecalentamiento del refrigerante, un primer calculador de grado de sobrecalentamiento objetivo (44a) para calcular un primer objetivo de sobrecalentamiento SHas que es un valor objetivo del grado de sobrecalentamiento del refrigerante en la salida del primer intercambiador de calor interior (27a) en la operación de enfriamiento, un segundo calculador de grado de sobrecalentamiento objetivo (44b) para calcular un segundo grado objetivo de recalentamiento SHbs, que es un valor objetivo del grado de sobrecalentamiento del refrigerante en la salida del segundo intercambiador de calor interior (27b) en la operación de enfriamiento, un primer calculador de temperatura de salida del refrigerador de gas objetivo (47a) para calcular una temperatura de salida objetivo del primer refrigerador de gas T4as, que es un valor objetivo de la temperatura del refrigerante en la salida del primer intercambiador de calor interior (27a) en la operación de calentamiento, una segunda temperatura de salida del refrigerador de gas objetivo (47b) para calcular una segunda temperatura de salida del refrigerador de gas objetivo T4bs, que es un valor objetivo de la temperatura del refrigerante en la salida del segundo intercambiador de calor interior (27b) en la operación de calentamiento, un calculador de grado de sobrecalentamiento objetivo (44) para calcular el grado objetivo de sobrecalentamiento SHs, que es un valor objetivo del grado de sobrecalentamiento del refrigerante en la salida del intercambiador de calor exterior (23) en la operación de calentamiento, y un generador de señal de control (349) para generar señales de control transmitidas al compresor (21) y a las primera y segunda válvulas de expansión exterior e interior (24, 26a, 26b). El controlador (340) realiza el control de diferentes maneras para la operación de enfriamiento y la operación de calentamiento. Por lo tanto, un bloque de control para la operación de enfriamiento se muestra en la Figura 8, y un bloque de control para la operación de calentamiento se muestra en la Figura 9.
El calculador de baja presión objetivo (41) calcula el Pls de baja presión objetivo del acondicionador de aire (310) como un todo basado en una desviación de temperatura eta entre una temperatura establecida Tsa del primer intercambiador de calor interior (27a) y una temperatura interior Taa del primer sensor de temperatura interior (31a), y una desviación de temperatura etb entre una temperatura establecida Tsb del segundo intercambiador de calor interior (27b) y una pestaña de temperatura interior del segundo sensor de temperatura interior (31b).
En la operación de enfriamiento, el calculador de alta presión objetivo (42) calcula los Phs de alta presión objetivo del acondicionador de aire (310) basándose en una temperatura exterior T0 del sensor de temperatura exterior (30) y una temperatura de salida del refrigerador de gas T4 del sensor de temperatura de salida del refrigerador de gas (39) para la operación de enfriamiento. En la operación de calentamiento, el calculador de alta presión objetivo (42) calcula los Phs de alta presión objetivo del acondicionador de aire (310) basándose en al menos una de las desviaciones de temperatura eta del primer intercambiador de calor interior (27a), la desviación de temperatura etb del segundo intercambiador de calor interior (27b), la temperatura de salida objetivo del primer refrigerador de gas T4, calculada por el primer calculador de temperatura de salida objetivo del refrigerador de gas (47a), la temperatura de salida objetivo del segundo refrigerador de gas T4bs calculada por el calculador de temperatura de salida objetivo del segundo refrigerador de gas (47b), y la temperatura de salida del primer y segundo refrigerador de gas T4a, T4b de los sensores de temperatura de salida del primer y segundo refrigerador de gas (37a, 37b) para la operación de calentamiento.
El calculador de primer grado de sobrecalentamiento objetivo (44a) calcula el primer grado de SHas de sobrecalentamiento objetivo basándose en la desviación de temperatura eta del primer intercambiador de calor interior (27a).
El calculador de segundo grado de sobrecalentamiento objetivo (44b) calcula el segundo grado de sobrecalentamiento objetivo SHb en función de la desviación de temperatura etb del segundo intercambiador de calor interior (27b).
En la operación de enfriamiento, el calculador de grado de sobrecalentamiento real (45) calcula un primer o segundo grado real de sobrecalentamiento SHa o SHb, que es el grado real de sobrecalentamiento del refrigerante en la salida del primer o segundo intercambiador de calor interior (27a, 27b), basado en el PI de baja presión real del sensor de baja presión (32), y la primera o segunda temperatura de salida del evaporador T5a o Tbb del primer o segundo sensor de temperatura de salida del evaporador (38a, 38b). En la operación de calentamiento, el calculador del grado de sobrecalentamiento real (45) calcula el grado real de sobrecalentamiento SH, que es el grado real de sobrecalentamiento del refrigerante en la salida del intercambiador de calor exterior (23), en base al PI real de baja presión desde el sensor de baja presión (32), y la temperatura de succión real T2 desde el sensor de temperatura de succión (35).
El calculador de temperatura de salida del primer refrigerador de gas objetivo (47a) calcula la temperatura de salida del primer refrigerador de gas objetivo T4as basándose en la desviación de temperatura eta del primer intercambiador de calor interior (27a).
El calculador de temperatura de salida del segundo refrigerador de gas objetivo (47b) calcula la temperatura de salida del segundo refrigerador de gas objetivo T4bs basándose en la desviación de temperatura etb del segundo intercambiador de calor interior (27b).
El calculador objetivo de baja presión (41), el calculador objetivo de alta presión (42), el primer calculador objetivo de grado de sobrecalentamiento (44a), el segundo calculador objetivo de grado de sobrecalentamiento (44b), el calculador objetivo de grado de sobrecalentamiento (44), el primer calculador de temperatura de salida del refrigerador de gas objetivo (47a) y el calculador de temperatura de salida del segundo refrigerador de gas (47b) tienen mapas y funciones, respectivamente. Cada uno de ellos está configurado para generar un valor de salida correspondiente a la entrada.
Las señales de entrada al generador de señales de control (349) en la operación de enfriamiento son diferentes de las entradas al generador de señales de control (349) en la operación de calentamiento. El generador de señal de control (349) tiene secciones de control PID (p1e, p2e, ..., p1f, p2f, ...) teniendo cada una un parámetro de control correspondiente a la señal de entrada.
En la operación de enfriamiento, el generador de señal de control (349) recibe una desviación de baja presión e1 entre la Pls de baja presión objetivo calculada por el calculador de baja presión objetivo (41) y el PI de baja presión real del sensor de baja presión (32), una desviación de alta presión e2 entre los Phs de alta presión objetivo calculados por el calculador de alta presión objetivo (42) y el Ph de alta presión real del sensor de alta presión (34), una primera desviación del grado de sobrecalentamiento e4a entre el grado objetivo de SH de sobrecalentamiento calculado por el primer calculador de grado de sobrecalentamiento objetivo (44a) y el primer grado real de sobrecalentamiento SHa del primer intercambiador de calor interior (27a) calculado por el calculador de grado de sobrecalentamiento real (45), y la segunda desviación del grado de sobrecalentamiento e4b entre el grado de sobrecalentamiento objetivo SHbs calculados por el calculador de segundo grado de sobrecalentamiento objetivo (44b) y el segundo grado real de sobrecalentamiento SHb del segundo intercambiador de calor interior (27b) calculado por el calculador de grado de sobrecalentamiento real (45).
En la operación de enfriamiento, se operan dieciséis secciones de control PID (p1e, p2e, ...) del generador de señal de control (349). Específicamente, la entrada de desviación de baja presión e1 al generador de señal de control (349) se introduce en las secciones de control PID primera a cuarta (p1e-p4e), la desviación de alta presión e2 se introduce en las secciones de control PID quinta a octava (p5e-p8e), la primera desviación de grado de sobrecalentamiento e4a se introduce en las secciones de control PID novena a duodécima (p9e-p12e), y la segunda desviación de grado de sobrecalentamiento e4b se introduce en las secciones de control PID decimotercera a decimosexta (p13e-p16e).
Cada una de las secciones de control PID primera a decimosexta (p1e, p2e, ...) suministra una salida generada multiplicando la desviación de entrada por un parámetro de control predeterminado. Específicamente, el generador de señal de control (349) genera una señal de control de frecuencia del compresor Afc al agregar señales de salida de las secciones de control PID primera, quinta, novena y decimotercera (p1e, p5e, p9e, p13e), genera una señal de control de la válvula de expansión exterior Aev1 al agregar señales de salida de las secciones de control PID segunda, sexta, décima y decimocuarta (p2e, p6e, p10e, p14e), genera una primera señal de control de la válvula de expansión interior Aev2a al agregar señales de salida de la tercera, séptima, undécima y decimoquinta sección de control PID (p3e, p7e, pile, p15e), y genera una segunda señal de control de la válvula de expansión interior Aev2b al agregar señales de salida de las secciones de control PID cuarta, octava, duodécima y decimosexta (p4e, p8e, p12e, p16e).
La señal de control de frecuencia del compresor Afc, la señal de control de la válvula de expansión exterior Aev1, la primera señal de control de la válvula de expansión interior Aev2a y la segunda señal de control de la válvula de expansión interior Aev2b se envían al acondicionador de aire (310).
En el acondicionador de aire (310), la capacidad del compresor (21) varía a un valor correspondiente a la señal de control de frecuencia del compresor Afc.
El grado de apertura de la válvula de expansión exterior (24) se ajusta según la señal de control de la válvula de expansión exterior Aev1, y el grado de apertura de la primera válvula de expansión interior (26a) se ajusta según la primera señal de control de la válvula de expansión interior Aev2a, y el grado de apertura de la segunda válvula de expansión interior (26b) se ajusta según la segunda señal de control de la válvula de expansión interior Aev2b.
El PI de baja presión, el pH de alta presión, la primera temperatura de salida del evaporador T5a del primer intercambiador de calor interior (27a) y la segunda temperatura de salida del evaporador T5b del segundo intercambiador de calor interior (27b) del acondicionador de aire (310) operado en este estado de operación se retroalimentan al controlador (340) a través del sensor de baja presión (32), el sensor de alta presión (34) y primer y segundo sensores de temperatura de salida del evaporador (38a, 38b). Por lo tanto, el controlador (340) realiza un control de retroalimentación para establecer el PI de baja presión, el Ph de alta presión y el primer y segundo grados de sobrecalentamiento SHa y SHb a los valores objetivo correspondientes al estado de operación, respectivamente.
Como se describió anteriormente, cada una de las señales de control de frecuencia del compresor Afc y las señales de control de la válvula de expansión exterior, primera interior y segunda interior Aev1, Aev2a y Aev2b se generan asociando la desviación de baja presión e1, la desviación de alta presión e2, la primera desviación del grado de sobrecalentamiento e4a, y la segunda desviación del grado de sobrecalentamiento e4b entre sí. Específicamente, los objetos de control que corresponden cada uno a los valores físicos no se controlan de forma independiente, pero el compresor (21), la válvula de expansión exterior (24) y las primera y segunda válvulas de expansión interior (26a, 26b) se controlan simultáneamente, por lo tanto, al mismo tiempo, o controlando así simultáneamente la baja presión, la alta presión, el primer grado de sobrecalentamiento y el segundo grado de sobrecalentamiento. Es decir, cada una de la baja presión, la alta presión, el primer grado de sobrecalentamiento y el segundo grado de sobrecalentamiento no están controlados solo por uno del compresor (21), la válvula de expansión exterior (24), y la primero y segunda válvulas de expansión interior (26a, 26b), sino que están controlados por todo el compresor (21), la válvula de expansión exterior (24) y las primera y segunda válvulas de expansión interior (26a, 26b). Más específicamente, cada uno de los objetos de control, es decir, el compresor (21), la válvula de expansión exterior (24) y las primera y segunda válvulas de expansión interior (26a, 26b), no se controlan no solo en función de los cambios de la baja presión, la alta presión, el primer grado de sobrecalentamiento y el segundo grado de sobrecalentamiento resultantes del control de cada uno de los objetos de control, sino que se controlan en función de los cambios de la baja presión, la alta presión, el primer grado de sobrecalentamiento, y el segundo grado de sobrecalentamiento resultante del control de los otros objetos de control (en otras palabras, los parámetros de control de las secciones de control PID primera a decimosexta (p1e, p2e, ...) se determinan de modo que se tengan en cuenta estos cambios).
En la operación de calentamiento, el generador de señal de control (349) recibe una desviación de alta presión e2 entre los Phs de alta presión objetivo calculados por el calculador de alta presión objetivo (42) y el Ph de alta presión real del sensor de alta presión (34), una desviación del grado de sobrecalentamiento e4 entre el grado objetivo de sobrecalentamiento SHs calculado por el calculador del grado de sobrecalentamiento objetivo (44) y el grado real de sobrecalentamiento SH calculado por el calculador del grado de sobrecalentamiento real (45), una primera desviación de temperatura de salida del refrigerador de gas e6a entre la temperatura de salida del primer refrigerador de gas objetivo T4a calculada por el primer calculador de temperatura de salida del refrigerador de gas objetivo (47a) y la temperatura de salida del primer refrigerador de gas real T4a del primer sensor de temperatura de salida del refrigerador de gas (37a) para la operación de calentamiento, y una desviación de temperatura de salida del segundo refrigerador de gas e6b entre la temperatura de salida objetivo del segundo refrigerador de gas T4bs calculada por el segundo calculador de temperatura de salida objetivo del segundo refrigerador de gas (47b) y la temperatura de salida del segundo refrigerador de gas real T4b del segundo sensor de temperatura de salida del refrigerador de gas (37b) para la operación de calentamiento.
En la operación de calentamiento, se operan dieciséis secciones de control PID (p1f, p2f, ...) del generador de señal de control (349) diferentes de las operadas en la operación de enfriamiento. Específicamente, la entrada de desviación de alta presión e2 al generador de señal de control (349) se introduce en la primera a la cuarta sección de control PID (plf-p4f), la primera desviación de temperatura de salida del refrigerador de gas e6a se introduce en las secciones de control PID quinta a octava (p5f-p8f), la segunda desviación de temperatura de salida del refrigerador de gas e6b se introduce en las secciones de control PID novena a duodécima (p9f-p12f), y la desviación del grado de sobrecalentamiento e4 se introduce en las secciones de control PID decimotercera a decimosexta (p13f ~p16f).
Cada una de las secciones de control PID primera a decimosexta (p1f, p2f, ...) suministra una salida generada multiplicando la desviación de entrada por un parámetro de control predeterminado. Específicamente, el generador de señal de control (349) genera una señal de control de frecuencia del compresor Afc al agregar señales de salida de las secciones de control PID primera, quinta, novena y decimotercera (p1 lf, p5f, p9f, p13f), genera una señal de control de la válvula de expansión exterior Aev1 al agregar señales de salida de las secciones de control PID segunda, sexta, décima y decimocuarta (p2f, p6f, p10f, p14f), genera una primera señal de control de la válvula de expansión interior Aev2a al agregar señales de salida de las secciones de control PID tercera, séptima, undécima y decimoquinta (p3f, p7f, p11f, pl5f), y genera una segunda señal de control de la válvula de expansión interior Aev2b al agregar señales de salida de las secciones de control PID cuarta, octava, duodécima y decimosexta (p4f, p8f, p12f, p16f).
La señal de control de frecuencia del compresor Afc, la señal de control de la válvula de expansión exterior Aev1, la primera señal de control de la válvula de expansión interior Aev2a y la segunda señal de control de la válvula de expansión interior Aev2b generada de esta manera se envían al acondicionador de aire (310).
En el acondicionador de aire (310), la capacidad del compresor (21) varía a un valor correspondiente a la señal de control de frecuencia del compresor Afc.
El grado de apertura de la válvula de expansión exterior (24) se ajusta según la señal de control de la válvula de expansión exterior Aev1, el grado de la primera válvula de expansión interior (26a) se ajusta según la primera señal de control de la válvula de expansión interior Aev2a, y el grado de apertura de la segunda válvula de expansión interior (26b) se ajusta según la segunda señal de control de la válvula de expansión interior Aev2b.
El PI de baja presión, el pH de alta presión, la temperatura de salida del primer refrigerador de gas T4a del primer intercambiador de calor interior (27a) y la temperatura de salida del segundo refrigerador de gas T4b del segundo intercambiador de calor interior (27b) en el acondicionador de aire (310) que funcionan en este estado de operación se retroalimentan al controlador (340) a través del sensor de baja presión (32), el sensor de alta presión (34) y los primer y segundo sensores de temperatura de salida del refrigerador de gas (37a, 37b) para la operación de calentamiento. Por lo tanto, el controlador (340) realiza un control de retroalimentación para establecer el PI de baja presión, el Ph de alta presión y el primer y segundo grados de sobrecalentamiento SHa y SHb a los valores objetivo correspondientes al estado de operación, respectivamente.
Cada una de la señal de control de frecuencia del compresor Afc, la señal de control de la válvula de expansión exterior Aev1 y la primera y segunda señal de control de la válvula de expansión interior Aev2a y Aev2b se generan asociando la desviación de alta presión e2, la desviación del grado de sobrecalentamiento e4, la primera desviación de la temperatura de salida del refrigerador de gas e6a, y la segunda desviación de la temperatura de salida del refrigerador de gas e6b entre sí. Específicamente, los objetos de control que corresponden cada uno a los valores físicos no se controlan independientemente, pero el compresor (21), la válvula de expansión exterior (24) y la primera y segunda válvula de expansión interior (26a, 26b) se controlan simultáneamente de ese modo, al mismo tiempo, o controlando así simultáneamente la alta presión, el grado de sobrecalentamiento, la temperatura de salida del primer refrigerador de gas y la temperatura de salida del segundo refrigerador de gas. Es decir, cada una de la alta presión, el grado de sobrecalentamiento, la temperatura de salida del primer refrigerador de gas y la temperatura de salida del segundo refrigerador de gas no están controladas solo por uno de los compresores (21), la válvula de expansión exterior (24) y la primera y segunda válvula de expansión interior (26a, 26b), pero están controladas por todo el compresor (21), la válvula de expansión exterior (24) y la primera y segunda válvula de expansión interior (26a, 26b). Más específicamente, los objetos de control, es decir, el compresor (21), la válvula de expansión exterior (24) y las primera y segunda válvulas de expansión interior (26a, 26b) se controlan no solo en función de los cambios de la alta presión, el grado de sobrecalentamiento, la temperatura de salida del primer refrigerador de gas y la temperatura de salida del segundo refrigerador de gas resultante del control de cada uno de los objetos de control, sino que se controlan en función de los cambios de la alta presión, el grado de sobrecalentamiento, las primera y segunda temperaturas de salida del refrigerador de gas resultantes del control de los otros objetos de control (en otras palabras, los parámetros de control de las secciones de control PID primera a decimosexta (p1f, p2f, ...) se determinan para tener estos cambios en cuenta).
Así, según la tercera realización, la pluralidad de objetos de control (por ejemplo, el compresor (21), la válvula de expansión exterior (24), etc.) se controlan simultáneamente de tal manera que la alta presión del ciclo de refrigeración, y el valor físico predeterminado del acondicionador de aire (310) se ajustan a los valores objetivo predeterminados correspondientes al estado de operación. Al mismo tiempo, cada uno de los objetos de control se controla teniendo en cuenta los cambios del valor físico y la alta presión del ciclo de refrigeración resultante del control de la pluralidad de objetos de control. Según estos esquemas, la capacidad del acondicionador de aire (310) (p. ej., la baja presión, el grado de sobrecalentamiento, etc. en la operación de enfriamiento) puede controlarse manteniendo la presión alta estable al valor objetivo correspondiente al estado de operación. Esto puede evitar un evento en el que el control de un valor físico objetivo no pueda resolverse fácilmente, es decir, un evento en el que el ajuste de un primer valor físico cambie un segundo valor físico y la corrección del cambio del segundo valor físico mediante el ajuste del segundo valor físico cambia un tercer valor físico o el primer valor físico ya ajustado, lo que implica otro ajuste. Esto permite un ajuste mejorado del control de la capacidad y la alta presión del acondicionador de aire (310).
En la presente realización, cuatro valores físicos, es decir, la baja presión, la alta presión, el primer grado de sobrecalentamiento y el segundo grado de sobrecalentamiento, son controlados por los cuatro objetos de control, es decir, el compresor (21), la válvula de expansión exterior (24), y la primera y segunda válvula de expansión interior (26a, 26b), en la operación de enfriamiento. En la operación de calentamiento, cuatro valores físicos, es decir, la alta presión, la temperatura de salida del primer refrigerador de gas, la temperatura de salida del segundo refrigerador de gas y el grado de sobrecalentamiento, son controlados por cuatro objetos de control, es decir el compresor (21), la válvula de expansión exterior (24) y la primera y segunda válvula de expansión interior (26a, 26b). Sin embargo, algunos de los objetos de control tienen fácilmente un efecto en los valores físicos, pero otros no. Es decir, incluso cuando se cambia uno de los objetos de control, algunos valores físicos son menos susceptibles al cambio. En la presente realización, todos los valores físicos que se van a controlar son de entrada, y están asociados entre sí para generar señales de control que corresponden cada una a los objetos de control. Al generar una señal de control para uno de los objetos de control a los que un determinado valor físico es menos susceptible, el grado de asociación de cierto valor físico puede reducirse o eliminarse (específicamente, entre las secciones de control PID (p1e, ..., p1f, ...) para generar la señal de control para el objeto de control al que un determinado valor físico es menos susceptible, un parámetro de control de una de las secciones de control PID correspondiente al determinado valor físico puede reducirse o reducirse a cero.)
[Otras realizaciones]
Las realizaciones descritas anteriormente pueden modificarse de la siguiente manera.
Específicamente, la presente invención no se limita al circuito refrigerante descrito en las realizaciones anteriores, sino que es aplicable a cualquier circuito refrigerante. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 10, la técnica descrita se puede aplicar a un acondicionador de aire de tipo múltiple (410) que realiza un ciclo de refrigeración por compresión de dos etapas, e incluye una pluralidad de unidades interiores. En este caso, por ejemplo, pueden introducirse la presión alta, la presión baja, la temperatura de salida del primer evaporador, la temperatura de salida del segundo evaporador y la temperatura de saturación de la presión intermedia, y estos valores físicos pueden estar asociados para generar señales de control para controlar los primer y segundo compresores (21a, 21b), las primera y segunda válvulas de expansión interior (26a, 26b) y la válvula de expansión exterior (24), respectivamente. Como resultado, se generan las señales de control para el primer y el segundo compresor (21 a, 21b), la primera y la segunda válvula de expansión interior (26a, 26b) y la válvula de expansión exterior (24), es decir, el primer y el segundo compresor (21 a, 21 b), la primera y segunda válvula de expansión interior (26a, 26b) y la válvula de expansión exterior (24) se controlan de tal manera que la alta presión, la baja presión, la temperatura de salida del primer evaporador, la temperatura de salida del segundo evaporador y la temperatura de saturación de la presión intermedia se establecen en valores objetivo predeterminados, respectivamente, cuando se realiza un ajuste de todos los primer y segundo compresores (21 a, 21 b), las primera y segunda válvulas de expansión interior (26a, 26b), y la válvula de expansión exterior (24).
Por ejemplo, como se muestra en la Figura 11, la técnica descrita se puede aplicar a un acondicionador de aire de tipo múltiple (510) que realiza un ciclo de refrigeración por compresión de dos etapas e incluye un intercambiador de calor interno (51) entre el intercambiador de calor exterior (23) y la válvula de expansión exterior (24), y una pluralidad de unidades interiores.
Específicamente, el acondicionador de aire (510) incluye un tubo de derivación (53) ramificado desde un tubo de conexión (52) que conecta el intercambiador de calor exterior (23) y el receptor (25), y está conectado a un tubo que conecta el primer compresor (21a) y el segundo compresor (21b). Se proporciona una válvula de expansión de derivación (54) en el tubo de derivación (53). El refrigerante que fluye en el tubo de derivación (53) disminuye la presión a medida que pasa a través de la válvula de expansión de derivación (54), y se convierte en un refrigerante de presión intermedia.
Además, se proporciona una válvula de expansión exterior (24) en el tubo de conexión (52) para colocarla más cerca del receptor (25) que de la unión con el tubo de derivación (53).
El intercambiador de calor interno (51) está provisto en el tubo de conexión (52) entre la unión con el tubo de derivación (53) y la válvula de expansión exterior (24), y en el tubo de derivación (53) más abajo de la válvula de expansión de derivación (54), realizando así el intercambio de calor entre los refrigerantes que fluyen por las tuberías, respectivamente. Específicamente, en la operación de enfriamiento, el refrigerante que fluye en el tubo de derivación (53) disminuye en presión a medida que pasa a través de la válvula de expansión de derivación (54) para convertirse en un líquido de presión intermedia o un refrigerante de dos fases gas-líquido de presión intermedia. A continuación, el refrigerante pasa a través del intercambiador de calor interno (51), absorbe el calor del refrigerante que fluye en el tubo de conexión (52) para convertirse en un refrigerante gaseoso sobrecalentado y fluye hacia el lado de succión del segundo compresor (21b). El refrigerante que fluye en el tubo de conexión (52) sale del intercambiador de calor exterior (23), fluye hacia el intercambiador de calor interno (51) y disipa el calor al refrigerante que fluye en el tubo de derivación (53) para convertirse en un refrigerante sobreenfriado. A continuación, el refrigerante disminuye la presión en la válvula de expansión exterior (24) para convertirse en un refrigerante de presión intermedia, y fluye hacia el receptor (25).
Un sensor de temperatura de saturación de presión del receptor (55) está dispuesto en la tubería de conexión (52) más cerca del receptor (25) que de la válvula de expansión exterior (24). Un sensor de temperatura de saturación de presión intermedia (36) está dispuesto en el tubo de derivación (53) más abajo del intercambiador de calor interno (51).
En el acondicionador de aire (510) configurado de esta manera, por ejemplo, la alta presión, la baja presión, la primera temperatura de salida del evaporador, la segunda temperatura de salida del evaporador, la temperatura de saturación de presión intermedia y una presión interna del receptor detectada por el sensor de temperatura de saturación de presión del receptor (55) son de entrada, y estos valores físicos están asociados entre sí para generar señales de control para controlar el primer y el segundo compresor (21a, 21b), la primera y la segunda válvula de expansión interior (26a, 26b), la válvula de expansión exterior (24) y la válvula de expansión de derivación (54), respectivamente. Como resultado, las señales de control para el primer y el segundo compresor (21a, 21b), la primera y la segunda válvula de expansión interior (26a, 26b), la válvula de expansión exterior (24) y la válvula de expansión de derivación (54) , respectivamente, se generan, es decir, el primer y el segundo compresor (21a, 21b), la primera y la segunda válvula de expansión interior (26a, 26b), la válvula de expansión exterior (24) y la válvula de expansión de derivación (54) se controlan de manera que la alta presión, la baja presión, la temperatura de salida del primer evaporador, la temperatura de salida del segundo evaporador, la temperatura de saturación de la presión intermedia y la presión interna del receptor se ajustan a los valores objetivo predeterminados, respectivamente, cuando se realiza un ajuste de todos el primer y el segundo compresor (21 a, 21 b), la primera y la segunda válvula de expansión interior (26a, 26b), la válvula de expansión exterior (24) y la válvula de expansión de derivación (54).
Además, en la segunda realización, se proporcionan dos compresores (21a, 21b) y dos válvulas de expansión (24, 26) para realizar un ciclo de refrigeración por compresión de dos etapas. Sin embargo, se puede proporcionar un solo compresor, y se puede realizar una inyección de gas durante la compresión en el compresor. En este caso, el número de objetos de control es tres, incluido el compresor único y las dos válvulas de expansión (24, 26). Por lo tanto, el número de valores físicos que se va a controlar es preferiblemente tres en total (incluyendo al menos la alta presión del ciclo de refrigeración).
En las realizaciones anteriores, se introduce una pluralidad de valores físicos, y las salidas generadas multiplicando los valores físicos de entrada por parámetros de control, respectivamente, se agregan para generar una señal de control para un objeto de control. Sin embargo, la técnica descrita no se limita a esta configuración. Por ejemplo, se puede introducir una pluralidad de valores físicos, y se pueden multiplicar por una matriz constituida por los parámetros de control, para calcular una pluralidad de señales de control como salidas basadas en un modelo dinámico del ciclo de refrigeración en cada uno de los circuitos de refrigerante. Incluso en esta configuración, los valores físicos de entrada se asocian entre sí para generar la señal de control para los objetos de control. Por lo tanto, el control concurrente de la pluralidad de objetos de control permite el control concurrente de la pluralidad de valores físicos, lo que permite una tasa de convergencia mejorada del control de cada uno de los valores físicos.
En las realizaciones anteriores, la válvula de expansión se emplea como mecanismo de expansión. Sin embargo, la técnica descrita no está limitada a esto, y se puede usar una unidad de expansión.
Solo en la primera realización, el ventilador exterior (28) se controla como objeto de control. Sin embargo, en las otras realizaciones, el ventilador exterior (28) puede usarse en combinación para realizar el control de la alta presión y la capacidad del aparato.
Las realizaciones anteriores son simplemente realizaciones preferidas en la naturaleza, y no pretenden limitar el alcance, las aplicaciones y el uso de la técnica descrita.
Aplicabilidad industrial
Como se describió anteriormente, la presente invención es útil para un aparato de refrigeración que incluye un circuito refrigerante para realizar un ciclo de refrigeración supercrítico.
Descripción de los caracteres de referencia
20 Circuito refrigerante
21 Compresor (mecanismo de compresión)
21 a Primer compresor (mecanismo del compresor)
21 b Segundo compresor (mecanismo del compresor)
23 Intercambiador de calor exterior (intercambiador de calor del lado de fuente de calor)
24 Válvula de expansión exterior (mecanismo de expansión, primer mecanismo de expansión, mecanismo de expansión del lado de fuente de calor)
26 Válvula de expansión interior (mecanismo de expansión, segundo mecanismo de expansión) 26a Primera válvula de expansión interior (mecanismo de expansión del lado de utilización)
26b Segunda válvula de expansión interior (mecanismo de expansión del lado de utilización)
27 Intercambiador de calor interior (intercambiador de calor del lado de utilización)
27a Primer intercambiador de calor interior (intercambiador de calor del lado de utilización)
27b Segundo intercambiador de calor interior (intercambiador de calor del lado de utilización)
28 Ventilador exterior (ventilador del lado de fuente de calor)
40, 240, 340 Controlador (sección de control)

Claims (8)

REIVINDICACIONES
1. Un aparato de refrigeración que comprende:
un circuito refrigerante (20) que conecta secuencialmente un mecanismo de compresión (21) que comprende un motor, en el que cambiar el suministro de CA al motor cambia la capacidad del mecanismo de compresión (21), un intercambiador de calor del lado de fuente de calor (23), un mecanismo de expansión (24) que comprende una válvula de expansión electrónica cuyo grado de apertura es variable, y un intercambiador de calor del lado de utilización (27), y que realiza un ciclo de refrigeración supercrítico en el que una presión alta es una presión supercrítica de un refrigerante o superior;
un sensor de baja presión (32);
sensores de temperatura de salida del evaporador (38a, 38b);
un sensor de alta presión (34); y
una sección de control (40) para controlar una pluralidad de objetos de control que incluyen al menos el mecanismo de compresión (21) y el mecanismo de expansión (24), en el que
la sección de control (40) está dispuesta para controlar simultáneamente la pluralidad de objetos de control, controlando así simultáneamente un valor físico predeterminado como índice de una capacidad del aparato de refrigeración y la alta presión del ciclo de refrigeración.
2. El aparato de refrigeración de la reivindicación 1, en el que
la sección de control (40) recibe el valor físico predeterminado, y la alta presión del ciclo de refrigeración como entradas genera señales de control que corresponden cada una a la pluralidad de objetos de control asociando el valor físico y la alta presión entre sí, y emite las señales de control a los objetos de control correspondientes, respectivamente, controlando así simultáneamente el valor físico predeterminado y la alta presión del ciclo de refrigeración.
3. El aparato de refrigeración de la reivindicación 1, que comprende además:
un ventilador del lado de fuente de calor (28) para suministrar aire al intercambiador de calor del lado de fuente de calor (23) en el que el refrigerante intercambia calor con el aire, en el que, en la operación de enfriamiento, el valor físico predeterminado incluye una temperatura de evaporación del refrigerante en el intercambiador de calor del lado de utilización (27) y un grado de sobrecalentamiento del refrigerante en una salida del intercambiador de calor del lado de utilización (27),
los objetos de control incluyen además el ventilador del lado de fuente de calor (28), y
la sección de control (40) recibe la temperatura de evaporación del refrigerante, el grado de sobrecalentamiento del refrigerante y la alta presión del ciclo de refrigeración como entradas, y al mismo tiempo controla el mecanismo de compresión (21), el mecanismo de expansión (24), y el ventilador del lado de fuente de calor (28), controlando así simultáneamente la temperatura de evaporación del refrigerante, el grado de sobrecalentamiento del refrigerante y la alta presión del ciclo de refrigeración.
4. El aparato de refrigeración de la reivindicación 1, en el que
en operación de calentamiento,
el valor físico predeterminado incluye un grado de sobrecalentamiento del refrigerante en una salida del intercambiador de calor del lado de fuente de calor (23), y
la sección de control (40) recibe el grado de sobrecalentamiento del refrigerante y la alta presión del ciclo de refrigeración como entradas, y al mismo tiempo controla el mecanismo de compresión (21) y el mecanismo de expansión (24), controlando así simultáneamente el grado de sobrecalentamiento del refrigerante y la alta presión del ciclo de refrigeración.
5. El aparato de refrigeración de la reivindicación 1, en el que
el mecanismo de compresión incluye un primer compresor (21a) para aspirar y comprimir un refrigerante de baja presión, y un segundo compresor (21b) para comprimir y descargar más el refrigerante descargado desde el primer compresor (21a),
el mecanismo de expansión incluye un primer mecanismo de expansión (24) para expandir un refrigerante de alta presión y un segundo mecanismo de expansión (26) para expandir aún más el refrigerante expandido a un refrigerante de presión intermedia en el primer mecanismo de expansión (24),
en operación de enfriamiento,
el valor físico predeterminado incluye una temperatura de evaporación del refrigerante en el intercambiador de calor del lado de utilización (27), un grado de sobrecalentamiento del refrigerante en una salida del intercambiador de calor del lado de utilización (27) y una presión intermedia del ciclo de refrigeración, y
la sección de control (240) recibe la temperatura de evaporación del refrigerante, el grado de sobrecalentamiento del refrigerante, la presión intermedia del ciclo de refrigeración y la alta presión del ciclo de refrigeración como entradas, y simultáneamente controla el primer y el segundo compresor (21a, 21b), y el primer y el segundo mecanismo de expansión (24, 26), controlando así simultáneamente la temperatura de evaporación del refrigerante, el grado de sobrecalentamiento del refrigerante, la presión intermedia del ciclo de refrigeración y la alta presión del ciclo de refrigeración.
6. El aparato de refrigeración de la reivindicación 1, que comprende además sensores de temperatura de salida del refrigerador de gas (37, 39)
en el que
el mecanismo de compresión incluye un primer compresor (21a) para aspirar y comprimir un refrigerante de baja presión y un segundo compresor (21b) para comprimir y descargar aún más el refrigerante descargado desde el primer compresor (21 a),
el mecanismo de expansión incluye un primer mecanismo de expansión (24) para expandir un refrigerante de alta presión y un segundo mecanismo de expansión (26) para expandir aún más el refrigerante expandido a un refrigerante de presión intermedia en el primer mecanismo de expansión (24),
en operación de calentamiento,
el valor físico predeterminado incluye una temperatura de evaporación del refrigerante en el intercambiador de calor del lado de fuente de calor (23), un grado de sobrecalentamiento del refrigerante en una salida del intercambiador de calor del lado de fuente de calor (23) y una temperatura de salida del refrigerador de gas que es la temperatura del refrigerante en una salida del intercambiador de calor del lado de utilización (27), y
la sección de control (240) recibe la temperatura de evaporación del refrigerante, el grado de sobrecalentamiento del refrigerante, la temperatura de salida del refrigerador de gas del refrigerante y la alta presión del ciclo de refrigeración como entradas, y simultáneamente controla el primer y el segundo compresor (21a, 21b), y el primer y segundo mecanismo de expansión (24, 26), controlando así simultáneamente la temperatura de evaporación del refrigerante, el grado de sobrecalentamiento del refrigerante, la temperatura de salida del refrigerador de gas del refrigerante y la alta presión del ciclo de refrigeración.
7. El aparato de refrigeración de la reivindicación 1, en el que
una pluralidad de intercambiadores de calor del lado de utilización (27a, 27b) están conectados en paralelo entre sí,
el mecanismo de expansión incluye una pluralidad de mecanismos de expansión del lado de utilización (26a, 26b) cada uno correspondiente a los intercambiadores de calor del lado de utilización (27a, 27b) y un mecanismo de expansión del lado de fuente de calor (24) proporcionado entre los intercambiadores de calor del lado de utilización (27a, 27b) y mecanismos de expansión (26a, 26b) y el intercambiador de calor del lado de fuente de calor (23),
en operación de enfriamiento,
el valor físico predeterminado incluye temperaturas de evaporación del refrigerante en los intercambiadores de calor del lado de utilización (27a, 27b) y grados de sobrecalentamiento del refrigerante en las salidas de los intercambiadores de calor del lado de utilización (27a, 27b), y
la sección de control (340) recibe las temperaturas de evaporación del refrigerante, los grados de sobrecalentamiento del refrigerante en los intercambiadores de calor del lado de utilización (27a, 27b) y la alta presión del ciclo de refrigeración como entradas, y controla simultáneamente el mecanismo de compresión (21), la pluralidad de mecanismos de expansión de calor del lado de utilización (26a, 26b) y el mecanismo de expansión del lado de fuente de calor (24), controlando así simultáneamente las temperaturas de evaporación del refrigerante y los grados de sobrecalentamiento del refrigerante en los intercambiadores de calor del lado de utilización (27a, 27b) y la alta presión del ciclo de refrigeración.
8. El aparato de refrigeración de la reivindicación 1, que comprende además sensores de temperatura de salida del refrigerador de gas (37, 39)
en el que
una pluralidad de intercambiadores de calor del lado de utilización (27a, 27b) están conectados en paralelo entre sí, el mecanismo de expansión incluye una pluralidad de mecanismos de expansión del lado de utilización (26a, 26b), cada uno correspondiente a los intercambiadores de calor del lado de utilización (27a, 27b), y un mecanismo de expansión del lado de fuente de calor (24) proporcionado entre los intercambiadores de calor del lado de utilización (27a, 27b) y mecanismos de expansión (26a, 26b) y el intercambiador de calor del lado de fuente de calor (23),
en operación de calentamiento,
el valor físico predeterminado incluye un grado de sobrecalentamiento del refrigerante en una salida del intercambiador de calor del lado de fuente de calor (23), y las temperaturas de salida del refrigerador de gas del refrigerante, que son temperaturas del refrigerante en salidas de los intercambiadores de calor del lado de la utilización (27a, 27b), y
la sección de control (340) recibe el grado de sobrecalentamiento del refrigerante, las temperaturas de salida del refrigerador de gas del refrigerante en los intercambiadores de calor del lado de utilización (27a, 27b) y la alta presión del ciclo de refrigeración como entradas, y simultáneamente controla el mecanismo de compresión (21), la pluralidad de mecanismos de expansión del lado de utilización (26a, 26b) y el mecanismo de expansión del lado de fuente de calor (24), controlando así simultáneamente el grado de sobrecalentamiento del refrigerante, las temperaturas de salida del refrigerador de gas del refrigerante en los intercambiadores de calor del lado de utilización (27a, 27b) y la alta presión del ciclo de refrigeración.
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