ES2869938T3 - Unidad de refrigeración - Google Patents

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ES2869938T3 ES09738805T ES09738805T ES2869938T3 ES 2869938 T3 ES2869938 T3 ES 2869938T3 ES 09738805 T ES09738805 T ES 09738805T ES 09738805 T ES09738805 T ES 09738805T ES 2869938 T3 ES2869938 T3 ES 2869938T3
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Shuji Fujimoto
Atsushi Yoshimi
Takahiro Yamaguchi
Tooru Inazuka
Kazuhiro Furusho
Mitsuharu Uchida
Hidehiko Kataoka
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Abstract

Un aparato de refrigeración (1) que comprende: un sistema de tubos de agua (910) que tiene un tubo de entrada de agua (901) para conducir el agua suministrada desde el exterior a un punto de ramificación de agua (W), primeros tubos de agua de ramificación (904, 905) y segundos tubos de agua de ramificación (902, 903) que se extiende desde el punto de ramificación de agua (W), y un tubo de salida de agua (906) que conduce al exterior desde un punto convergente (Z) donde convergen los primeros tubos de agua de ramificación (904, 905) y los segundos tubos de agua de ramificación (902, 903), en donde el refrigerante activo está en un estado supercrítico en al menos parte del ciclo de refrigeración; un mecanismo de expansión principal (5) para despresurizar el refrigerante; un evaporador (6) que está conectado con el mecanismo de expansión principal (5) y que evapora el refrigerante; un primer elemento de compresión (2c) para aspirar el refrigerante que ha pasado a través del evaporador (6) y para comprimir y descargar el refrigerante; un segundo elemento de compresión (2d) para aspirar el refrigerante descargado del primer elemento de compresión y para comprimir y descargar el refrigerante; un primer tubo de refrigerante (22) para extraer el refrigerante descargado del primer elemento de compresión (2c) al segundo elemento de compresión (2d); un primer intercambiador de calor (7) para realizar el intercambio de calor entre el refrigerante que pasa a través del primer tubo de refrigerante (22) y el agua que fluye a través de los primeros tubos de agua de ramificación (904, 905); segundos tubos de refrigerante (71, 72) que conectan un lado de descarga del segundo elemento de compresión (2d) a un extremo de un segundo intercambiador de calor (4) y el otro extremo del segundo intercambiador de calor (4) al mecanismo de expansión principal (5); de modo que, durante el funcionamiento, el segundo intercambiador de calor (4) somete el refrigerante que pasa a través de los segundos tubos de refrigerante (71, 72) a un intercambio de calor con el agua que fluye a través de los segundos tubos de agua de ramificación (902, 903), y no a un intercambio de calor con el agua que fluye a través del tubo de entrada de agua (901), por lo que dicha agua que fluye a través de los primeros tubos de agua de ramificación (904, 905) no se está calentando por intercambio de calor con el refrigerante antes de que fluya al primer intercambiador de calor (7) y dicha agua que fluye a través de los segundos tubos de agua de ramificación (902, 903) no se está calentado por intercambio de calor con el refrigerante antes de fluir hacia el segundo intercambiador de calor (4).

Description

DESCRIPCIÓN
Unidad de refrigeración
Campo técnico
La presente invención se refiere a un aparato de refrigeración, y en particular se refiere a un aparato de refrigeración que realiza un ciclo de refrigeración del tipo de compresión de múltiples etapas utilizando refrigerante que opera incluyendo el proceso de un estado supercrítico.
Antecedentes de la técnica
En la práctica convencional, un ejemplo de un aparato de refrigeración que realiza un ciclo de refrigeración de tipo compresión de múltiples etapas usando refrigerante que opera en un rango supercrítico es un aparato de aire acondicionado que realiza un ciclo de refrigeración de tipo compresión de dos etapas usando dióxido de carbono como refrigerante, tal como el aparato descrito en la bibliografía de patentes 1 (solicitud de patente japonesa abierta a la inspección pública núm. 2007-232263).
Un ejemplo de un aparato que utiliza un ciclo de refrigeración de tipo de compresión de dos etapas como calentador de agua es un calentador de agua tal como el que se describe en la bibliografía de patentes 2 (solicitud de patente japonesa abierta a la inspección pública núm. 2002-106988), por ejemplo. En este calentador de agua, se utiliza una técnica convencional para mejorar la eficiencia de la compresión mediante el uso de un enfriador intermedio para enfriar el refrigerante que se dirige desde un elemento de compresión de etapa baja a un elemento de compresión de etapa alta. El agua para un suministro de agua caliente no solo se calienta en un enfriador de gas, sino que parte de esta agua calentada se ramifica, una parte se conduce y calienta sucesivamente en el enfriador de gas mientras que la otra parte se conduce y se calienta en un enfriador intermedio, y se obtiene agua caliente para un suministro de agua caliente. Por tanto, el enfriador intermedio puede usarse como calentador de agua caliente y también como enfriador de refrigerante aspirado al elemento de compresión de etapa alta, y se puede mejorar la eficiencia energética.
En la bibliografía de patentes 3 (JP 2001-099503 A) los intercambiadores de calor laterales que utilizan calor están formados por un primer tercio de intercambiadores de calor, mientras que los compresores están formados por un compresor de etapa delantera y un compresor de etapa trasera. El intercambio de calor del refrigerante del compresor de etapa delantera se efectúa mediante el tercer intercambiador de calor y, a partir de entonces, el refrigerante es comprimido por el compresor de etapa trasera y se hace circular a través del segundo intercambiador de calor y el primer intercambiador de calor secuencialmente. El intercambio de calor entre el medio de calentamiento del lado de utilización o el suministro de agua caliente y el refrigerante se efectúa mediante el primer intercambiador de calor y, a partir de entonces, el flujo de agua caliente se distribuye en una unidad de distribución y una parte del mismo se conduce para fluir al segundo intercambiador de calor mientras que la otra parte del mismo se distribuye para fluir al tercer intercambiador de calor y, a partir de entonces, estos flujos se unen en otra unidad de unión. La bibliografía de patentes 1 representa la técnica anterior más cercana a la presente invención.
La bibliografía de patentes 4 (JP 2002-106988 A) describe un compresor que está constituido por un elemento de compresión de etapa delantera y un elemento de compresión de etapa trasera mientras que se proporciona un primer radiador entre los elementos de compresión para hacer circular el refrigerante. Por otro lado, se proporcionan un tercer radiador, que efectúa el intercambio de calor entre el agua suministrada y el refrigerante, y una válvula de control de la cantidad de distribución, que distribuye el agua, efectuando el intercambio de calor entre el refrigerante a través del tercer radiador para hacer circular el mismo a través del primer radiador. En este caso, el grado de apertura de la válvula de control de la cantidad de distribución se controla de acuerdo con una temperatura de evaporación en un evaporador y el grado de sobrecalentamiento del refrigerante aspirado al elemento de compresión de etapa delantera es tal que la temperatura de descarga del refrigerante, descargado del elemento de compresión de etapa trasera, cae dentro de un rango de temperatura predeterminado.
Compendio de la invención
<Problema técnico>
En el calentador de agua descrito anteriormente, el agua que fluye hacia el enfriador intermedio ya se ha calentado cuando se pasa a través del enfriador de gas, y es agua tibia que tiene una temperatura algo alta. Por lo tanto, podría haber casos en los que la temperatura del agua tibia que ha pasado a través del enfriador de gas y se haya calentado sea más alta que la temperatura del refrigerante que pasa a través del enfriador intermedio, por ejemplo. En tales casos, no solo no es posible calentar el agua en el enfriador intermedio, sino que tampoco es posible enfriar el refrigerante aspirado al elemento de compresión de etapa alta y, por lo tanto, no es posible mejorar la eficiencia de la compresión.
Un objeto de la presente invención es proporcionar un aparato de refrigeración que usa refrigerante que opera incluyendo el proceso de un estado supercrítico, donde es posible mejorar de manera más fiable la eficiencia de la compresión y hacer más eficiente el calentamiento del agua para un suministro de agua caliente.
<Solución al problema>
Un aparato de refrigeración según un primer aspecto de la presente invención es un aparato de refrigeración que comprende: un sistema de tubos de agua que tiene un tubo de entrada de agua para conducir el agua suministrada desde el exterior a un punto de ramificación de agua, primeros tubos de agua de ramificación y segundos tubos de agua de ramificación que se extienden desde el punto de ramificación del agua, y un tubo de salida de agua que sale al exterior desde un punto convergente donde convergen los primeros tubos de agua de ramificación y los segundos tubos de agua de ramificación, en donde el refrigerante activo está en un estado supercrítico en al menos parte del ciclo de refrigeración; un mecanismo de expansión principal, un evaporador, un primer elemento de compresión, un segundo elemento de compresión, un primer tubo de refrigerante, un primer intercambiador de calor, segundos tubos de refrigerante, un segundo intercambiador de calor y todas las características adicionales de la reivindicación 1 independiente adjunta. El mecanismo de expansión principal despresuriza el refrigerante. El evaporador está conectado con el mecanismo de expansión principal y el evaporador evapora el refrigerante. El primer elemento de compresión aspira el refrigerante que ha pasado a través del evaporador y comprime y descarga el refrigerante. El segundo elemento de compresión aspira el refrigerante descargado del primer elemento de compresión y además comprime y descarga el refrigerante. El primer tubo de refrigerante extrae el refrigerante descargado del primer elemento de compresión al segundo elemento de compresión. El primer intercambiador de calor realiza un intercambio de calor entre el refrigerante que pasa a través del primer tubo de refrigerante y el agua que fluye a través de los primeros tubos de agua de ramificación. Los segundos tubos de refrigerante conectan el lado de descarga del segundo elemento de compresión a un extremo de un segundo intercambiador de calor y el otro extremo del segundo intercambiador de calor al mecanismo de expansión principal de modo que el segundo intercambiador de calor somete al refrigerante que pasa a través de los segundos tubos de refrigerante a intercambiar calor con el agua que fluye a través de los segundos tubos de agua de ramificación, y no intercambiar calor con el agua que fluye a través del tubo de entrada de agua, por lo que dicha agua que fluye a través de los primeros tubos de agua de ramificación, no se calienta por intercambio de calor con el refrigerante antes de fluir hacia el primer intercambiador de calor, por lo tanto, tiene la misma temperatura que el agua que fluye a través del tubo de entrada de agua, y el agua que fluye a través de los segundos tubos de agua de ramificación no se calienta mediante el intercambio de calor con el refrigerante antes de fluir hacia el segundo intercambiador de calor. En la presente memoria, el primer elemento de compresión y el segundo elemento de compresión pueden estar alojados dentro de la misma carcasa o similar y controlados juntos, o dispuestos por separado y controlados de forma independiente entre sí.
Incluso si la intención es calentar el agua que pasa a través del sistema de tubos de agua en el primer intercambiador de calor cuya temperatura del refrigerante es más baja que la del segundo intercambiador de calor, por ejemplo, la temperatura a veces será más alta que la temperatura del refrigerante que fluye a través del primer intercambiador de calor debido a que el agua ya se ha calentado antes de fluir al primer intercambiador de calor. En este caso, existe el riesgo de que no sea posible enfriar el refrigerante mediante intercambio de calor en el primer intercambiador de calor, y que el agua sea privada de su calor por el refrigerante.
Como contramedida a esto, en este aparato de refrigeración, el segundo intercambiador de calor no somete al refrigerante que pasa a través del segundo tubo de refrigerante a un intercambio de calor con el agua que fluye a través del tubo de entrada de agua. Por lo tanto, se puede hacer que el agua fluya durante un estado de baja temperatura en el que no solo el agua que fluye hacia el segundo intercambiador de calor aún no se ha calentado mediante el intercambio de calor con el refrigerante, sino que tampoco el agua que fluye hacia el primer intercambiador de calor.
Por lo tanto, el refrigerante que se dirige desde el primer elemento de compresión hacia el segundo elemento de compresión se enfría para mejorar de manera fiable la eficiencia de la compresión, el intercambio de calor que puede elevar la temperatura del agua se puede realizar de manera fiable tanto por el primer intercambiador de calor como por el segundo intercambiador de calor, y el coeficiente del rendimiento del aparato de refrigeración se puede mejorar.
Un aparato de refrigeración según un segundo aspecto de la presente invención es el aparato de refrigeración según el primer aspecto de la presente invención, que comprende además un mecanismo de ajuste de la relación de caudal capaz de ajustar la relación entre una cantidad de agua que fluye a través de los primeros tubos de agua de ramificación y una cantidad de agua que fluye a través de los segundos tubos de agua de ramificación.
Según este aparato de refrigeración, dado que es posible ajustar la relación de caudal entre la cantidad de agua que fluye a través del primer intercambiador de calor y la cantidad de agua que fluye a través del segundo intercambiador de calor, es posible calentar el agua de manera eficiente.
Un aparato de refrigeración según un tercer aspecto de la presente invención es el aparato de refrigeración según el segundo aspecto de la presente invención, que comprende además una unidad de detección de la capacidad de calentamiento y una unidad de control de la cantidad de distribución de agua. La unidad de detección de capacidad de calentamiento es capaz de detectar la capacidad del refrigerante que pasa a través del primer intercambiador de calor para calentar el agua y la capacidad del refrigerante que pasa a través del segundo intercambiador de calor para calentar el agua. La unidad de control de cantidad de distribución de agua ajusta la relación entre la cantidad de agua que fluye a través de los primeros tubos de agua de ramificación y la cantidad de agua que fluye a través de los segundos tubos de agua de ramificación controlando el mecanismo de ajuste del caudal de acuerdo con la relación entre las capacidades de calentamiento del primer intercambiador de calor y el segundo intercambiador de calor detectados por la unidad de detección de capacidad de calentamiento. El control por esta unidad de control de cantidad de distribución de agua puede implicar, por ejemplo, ajustar la relación entre la cantidad de agua que fluye a través de los primeros tubos de agua de ramificación y la cantidad de agua que fluye a través de los segundos tubos de agua de ramificación, ya sea para lograr la igualdad con la relación entre una primera entalpía específica obtenida restando la entalpía específica del refrigerante descargado del primer elemento de compresión de la entalpía específica del refrigerante aspirado al segundo elemento de compresión y una segunda entalpía específica obtenida restando la entalpía específica del refrigerante aspirado al segundo elemento de compresión a partir de la entalpía específica del refrigerante descargado del segundo elemento de compresión, o para acercarse a esta relación. El control por esta unidad de control de cantidad de distribución de agua puede implicar de otro modo, por ejemplo, ajustar la relación entre la cantidad de agua que fluye a través de los primeros tubos de agua de ramificación y la cantidad de agua que fluye a través de los segundos tubos de agua de ramificación, de modo que la temperatura del agua en la salida del primer intercambiador de calor en los primeros tubos de agua de ramificación y la temperatura del agua en la salida del segundo intercambiador de calor en los segundos tubos de agua de ramificación son sustancialmente iguales.
En este aparato de refrigeración, el intercambio de calor para enfriar el refrigerante y calentar el agua puede realizarse tanto por el primer intercambiador de calor como por el segundo intercambiador de calor, y el control del caudal para mejorar el coeficiente de rendimiento del aparato de refrigeración se puede realizar automáticamente. Un aparato de refrigeración según un cuarto aspecto de la presente invención es el aparato de refrigeración según cualquiera de los aspectos primero a tercero de la presente invención, en donde los segundos tubos de refrigerante tienen un tercer tubo de refrigerante para conectar el segundo intercambiador de calor y el mecanismo de expansión principal. El aparato de refrigeración comprende además un cuarto tubo de refrigerante para conectar el evaporador y un lado de admisión del primer elemento de compresión, un tercer intercambiador de calor para realizar el intercambio de calor entre el refrigerante que fluye a través del tercer tubo de refrigerante y el refrigerante que fluye a través del cuarto tubo de refrigerante. un tercer tubo de derivación de intercambio de calor para conectar un extremo y otro extremo de una parte del tercer tubo de refrigerante que pasa a través del tercer intercambiador de calor, y un mecanismo de conmutación de intercambiador de calor capaz de cambiar entre un estado en el que el refrigerante fluye a través de la parte del tercer tubo de refrigerante que pasa a través del tercer intercambiador de calor, y un estado en el que el refrigerante fluye a través del tercer tubo de derivación de intercambio de calor.
En este aparato de refrigeración, a través del intercambio de calor en el tercer intercambiador de calor, el coeficiente de rendimiento se puede mejorar aumentando el grado de sobreenfriamiento del refrigerante dirigido al mecanismo de expansión principal. Además, a través del intercambio de calor en el tercer intercambiador de calor, el refrigerante aspirado al primer elemento de compresión se puede someter a una cantidad adecuada de sobrecalentamiento, se puede suprimir la compresión de líquido en el primer elemento de compresión y se puede aumentar la temperatura de descarga para mantener alta la temperatura del agua resultante.
Un aparato de refrigeración según un quinto aspecto de la presente invención es el aparato de refrigeración según el cuarto aspecto de la presente invención, que comprende además unidades sensoriales de temperatura y una unidad de control de cantidad de intercambio de calor. Las unidades sensoriales de temperatura detectan al menos la temperatura del aire que rodea al evaporador o la temperatura del refrigerante descargado de al menos el primer elemento de compresión o el segundo elemento de compresión. La unidad de control de cantidad de intercambio de calor controla el mecanismo de conmutación de intercambiador de calor y aumenta la cantidad de refrigerante que fluye a través de la parte del tercer tubo de refrigerante que pasa a través del tercer intercambiador de calor cuando se cumple la siguiente condición: la temperatura del aire es mayor que una temperatura predeterminada del aire de alta temperatura cuando el valor detectado por las unidades sensoriales de temperatura es una temperatura del aire, o la temperatura del refrigerante es menor que una temperatura predeterminada del refrigerante de baja temperatura cuando el valor detectado por las unidades sensoriales de temperatura es una temperatura del refrigerante.
En este aparato de refrigeración, la cantidad de refrigerante que fluye a través de la parte del tercer tubo de refrigerante que pasa por el tercer intercambiador de calor se puede incrementar incluso en los casos en los que parezca que la temperatura del aire que rodea al evaporador podría aumentar o que la temperatura del refrigerante descargado del elemento de compresión podría disminuir.
Por tanto, es posible aumentar el grado de sobreenfriamiento del refrigerante dirigido al mecanismo de expansión principal y mejorar el coeficiente de rendimiento.
Dado que el refrigerante aspirado al primer elemento de compresión puede someterse al grado apropiado de sobrecalentamiento, es posible impedir que se produzca la compresión del líquido en el primer elemento de compresión.
Además, dado que se puede aumentar el grado de sobrecalentamiento del refrigerante aspirado al primer elemento de compresión, es posible adaptarse a los casos en los que la temperatura requerida en el radiador es alta.
Un aparato de refrigeración según un sexto aspecto de la presente invención es el aparato de refrigeración según cualquiera de los aspectos primero a tercero de la presente invención, en donde los segundos tubos de refrigerante tienen un tercer tubo de refrigerante que conecta el segundo intercambiador de calor y el mecanismo de expansión principal. El aparato de refrigeración comprende además un mecanismo de expansión de ramificación, un quinto tubo de refrigerante, un sexto tubo de refrigerante y un cuarto intercambiador de calor. El mecanismo de expansión de ramificación despresuriza el refrigerante. El quinto tubo de refrigerante se ramifica desde el tercer tubo de refrigerante y se extiende hasta el mecanismo de expansión de ramificación. Los sextos tubos de refrigerante se extienden desde el mecanismo de expansión de ramificación hasta el primer tubo de refrigerante. El cuarto intercambiador de calor realiza el intercambio de calor entre el refrigerante que fluye a través del tercer tubo de refrigerante y el refrigerante que fluye a través de los sextos tubos de refrigerante.
Con este aparato de refrigeración, es posible mejorar el coeficiente de rendimiento aumentando el grado de sobreenfriamiento del refrigerante que se dirige al mecanismo de expansión de ramificación.
Cuando la temperatura del refrigerante que se mezcla desde los sextos tubos de refrigerante es menor que la temperatura del refrigerante que fluye a través del primer tubo de refrigerante, también es posible suprimir aumentos excesivos en la temperatura del refrigerante descargado del segundo elemento de compresión.
Además, se puede aumentar la cantidad de refrigerante que pasa a través del segundo intercambiador de calor. Un aparato de refrigeración según un séptimo aspecto de la presente invención es el aparato de refrigeración según el sexto aspecto de la presente invención, que comprende además unidades sensoriales de temperatura y una unidad de control de cantidad ramificada. Las unidades sensoriales de temperatura detectan al menos la temperatura del aire que rodea al evaporador o la temperatura del refrigerante descargado de al menos el primer elemento de compresión o el segundo elemento de compresión. La unidad de control de cantidad ramificada controla el mecanismo de expansión de ramificación y aumenta la cantidad de refrigerante que pasa a través cuando se cumple la siguiente condición: la temperatura del aire es menor que una temperatura predeterminada del aire de baja temperatura cuando el valor detectado por las unidades sensoriales de temperatura es una temperatura de aire, o la temperatura del refrigerante es más alta que una temperatura predeterminada del refrigerante de alta temperatura cuando el valor detectado por las unidades sensoriales de temperatura es una temperatura del refrigerante. El control por la unidad de control de cantidad ramificada para aumentar la cantidad de refrigerante que pasa a través del mecanismo de expansión de ramificación incluye en la presente memoria el control para crear un flujo a partir de condiciones de un caudal de cero (sin flujo), por ejemplo.
Con este aparato de refrigeración, incluso en los casos en los que la temperatura del refrigerante descargado del primer elemento de compresión o del segundo elemento de compresión aumentará presumiblemente o en los casos en los que la temperatura del aire que rodea al evaporador disminuya, aumentos excesivos en la temperatura del refrigerante descargado del segundo elemento de compresión se puede suprimir aumentando la cantidad de refrigerante que pasa a través del mecanismo de expansión de ramificación, y es posible mejorar la fiabilidad del primer elemento de compresión o del segundo elemento de compresión.
Un aparato de refrigeración según un octavo aspecto de la presente invención es el aparato de refrigeración según el sexto o séptimo aspecto de la presente invención, que comprende además una unidad sensorial de temperatura de agua, una primera unidad sensorial de temperatura de refrigerante, y una unidad de control de cantidad de distribución de refrigerante. La unidad sensorial de temperatura de agua detecta la temperatura del agua que fluye a través de cualquier posición en el sistema de tubos de agua. La primera unidad sensorial de temperatura de refrigerante detecta la temperatura del refrigerante que pasa a través del primer tubo de refrigerante. La unidad de control de cantidad de distribución de refrigerante controla el mecanismo de expansión de ramificación y aumenta la cantidad de refrigerante que pasa a través cuando la diferencia entre la temperatura detectada por la unidad sensorial de temperatura de agua y la temperatura detectada por la primera unidad sensorial de temperatura de refrigerante es menor que un valor predeterminado.
Con este aparato de refrigeración, incluso cuando el efecto del agua de enfriar el refrigerante que fluye a través del primer tubo de refrigerante es insuficiente, es posible mejorar el coeficiente de rendimiento del ciclo de refrigeración haciendo que los sextos tubos de refrigerante converjan y, por lo tanto, disminuya la temperatura del refrigerante que pasa a través del primer tubo de refrigerante.
Un aparato de refrigeración según un noveno aspecto de la presente invención es el aparato de refrigeración según cualquiera de los aspectos primero a tercero de la presente invención, en donde los segundos tubos de refrigerante tienen un tercer tubo de refrigerante que conecta el segundo intercambiador de calor y el mecanismo de expansión principal. El aparato de refrigeración comprende además un mecanismo de expansión de ramificación, un cuarto tubo de refrigerante, un tercer intercambiador de calor, un quinto tubo de refrigerante, un sexto tubo de refrigerante y un cuarto intercambiador de calor. El mecanismo de expansión de ramificación despresuriza el refrigerante. Los cuartos tubos de refrigerante conectan el evaporador y un lado de admisión del primer elemento de compresión. El tercer intercambiador de calor realiza el intercambio de calor entre el refrigerante que fluye a través del tercer tubo de refrigerante y el refrigerante que fluye a través de los cuartos tubos de refrigerante. El quinto tubo de refrigerante se ramifica desde el tercer tubo de refrigerante y se extiende hasta el mecanismo de expansión de ramificación. Los sextos tubos de refrigerante conectan el mecanismo de expansión de ramificación y el primer tubo de refrigerante. El cuarto intercambiador de calor realiza el intercambio de calor entre el refrigerante que fluye a través del tercer tubo de refrigerante y el refrigerante que fluye a través de los sextos tubos de refrigerante.
Con este aparato de refrigeración, es posible aumentar el grado de sobreenfriamiento del refrigerante que se dirige al mecanismo de expansión de ramificación y mejorar el coeficiente de rendimiento, y aplicar la cantidad adecuada de calentamiento al refrigerante aspirado al primer elemento de compresión y evitar que el líquido compresión en el primer elemento de compresión y/o enfriar el refrigerante que fluye a través del tercer tubo de refrigerante.
Un aparato de refrigeración según un décimo aspecto de la presente invención es el aparato de refrigeración según el noveno aspecto de la presente invención, que comprende además unidades sensoriales de temperatura y una unidad de control de cantidad de calor ramificada. Las unidades sensoriales de temperatura detectan al menos la temperatura del aire que rodea al evaporador o la temperatura del refrigerante descargado de al menos el primer elemento de compresión o el segundo elemento de compresión. La unidad de control de la cantidad de calor ramificada controla el mecanismo de expansión de ramificación y aumenta la cantidad de refrigerante que pasa a través cuando se cumple la siguiente condición: la temperatura del aire es menor que una temperatura predeterminada del aire de baja temperatura cuando el valor detectado por las unidades sensoriales de temperatura es un temperatura del aire, o la temperatura del refrigerante es más alta que una temperatura predeterminada del refrigerante de alta temperatura cuando el valor detectado por las unidades sensoriales de temperatura es la temperatura del refrigerante. El control por la unidad de control de cantidad ramificada para aumentar la cantidad de refrigerante que pasa a través del mecanismo de expansión de ramificación en la presente memoria incluye el control para crear un flujo a partir de condiciones de un caudal de cero (sin flujo), por ejemplo.
Con este aparato de refrigeración, incluso en los casos en los que presumiblemente aumentará la temperatura del refrigerante descargado del elemento de compresión o en los casos en los que la temperatura del aire que rodea al evaporador disminuye, se pueden suprimir aumentos excesivos en la temperatura del refrigerante descargado del segundo elemento de compresión aumentando la cantidad de refrigerante que pasa a través del mecanismo de expansión de ramificación, y es posible mejorar la fiabilidad del segundo elemento de compresión.
Un aparato de refrigeración según un undécimo aspecto de la presente invención es el aparato de refrigeración según el noveno o décimo aspecto de la presente invención, que comprende además un primer tubo de derivación de intercambio de calor y un mecanismo de conmutación de derivación. El primer tubo de derivación de intercambio de calor conecta un extremo y otro extremo de la parte del primer tubo de refrigerante que pasa a través del primer intercambiador de calor. El mecanismo de conmutación de derivación es capaz de conmutar entre un estado en el que el refrigerante fluye a través de la parte del primer tubo de refrigerante que pasa a través del primer intercambiador de calor, y un estado en el que el refrigerante fluye a través del primer tubo de derivación de intercambio de calor.
Con este aparato de refrigeración, en el primer intercambiador de calor, la conmutación del mecanismo de conmutación de derivación permite conmutar entre un estado de permitir y un estado de no permitir el paso de refrigerante en el tubo de derivación de intercambio de calor, y también ajustar la condición de uso del primer intercambiador de calor.
Un aparato de refrigeración según un duodécimo aspecto de la presente invención es el aparato de refrigeración según el undécimo aspecto de la presente invención, que comprende además unidades sensoriales de temperatura y una unidad de control de derivación. Las unidades sensoriales de temperatura detectan al menos la temperatura del aire que rodea al evaporador o la temperatura del refrigerante descargado de al menos el primer elemento de compresión o el segundo elemento de compresión. La unidad de control de derivación controla el mecanismo de conmutación de derivación y aumenta la cantidad de refrigerante que fluye a través de la parte del primer tubo de refrigerante que pasa a través del primer intercambiador de calor cuando se cumple la siguiente condición: la temperatura del aire es más alta que una temperatura predeterminada del aire de alta temperatura cuando el valor detectado por las unidades sensoriales de temperatura es una temperatura del aire, o la temperatura del refrigerante es menor que una temperatura predeterminada del refrigerante de baja temperatura cuando el valor detectado por las unidades sensoriales de temperatura es una temperatura del refrigerante. El control de la unidad de control de derivación para aumentar la cantidad de refrigerante que pasa a través de la parte del primer tubo de refrigerante en la presente memoria incluye el control para crear un flujo a partir de condiciones de un caudal de cero (sin flujo), por ejemplo.
Con este aparato de refrigeración, incluso en los casos en los que la temperatura del refrigerante descargado del elemento de compresión será presumiblemente baja o en los casos en que la temperatura del aire que rodea al evaporador haya aumentado, el grado de sobrecalentamiento del refrigerante aspirado al segundo elemento de compresión se puede aumentar reduciendo la cantidad de refrigerante que fluye a través de la parte del primer tubo de refrigerante que pasa por el primer intercambiador de calor, y es posible cumplir con un requisito de alta temperatura en el radiador.
Un aparato de refrigeración según un decimotercer aspecto de la presente invención es el aparato de refrigeración según cualquiera de los aspectos noveno a duodécimo de la presente invención, que comprende además una unidad sensorial de temperatura de agua, una primera unidad sensorial de temperatura de refrigerante y una unidad de control de cantidad de refrigerante correspondiente al agua. La unidad sensorial de temperatura de agua detecta la temperatura del agua que fluye a través de cualquier posición en el sistema de tubos de agua. La primera unidad sensorial de temperatura de refrigerante detecta la temperatura del refrigerante que pasa a través del primer tubo de refrigerante. La unidad de control de cantidad de refrigerante correspondiente al agua controla el mecanismo de expansión de ramificación y aumenta la cantidad de refrigerante que pasa a través cuando la diferencia entre la temperatura detectada por la unidad sensorial de temperatura de agua y la temperatura detectada por la primera unidad sensorial de temperatura de refrigerante es menor que un valor predeterminado.
Con este aparato de refrigeración, incluso cuando el efecto del agua de enfriar el refrigerante que fluye a través del primer tubo de refrigerante es insuficiente, es posible mejorar el coeficiente de rendimiento del ciclo de refrigeración haciendo que el refrigerante que pasa a través de los sextos tubos de refrigerante se mezcle, por lo tanto bajar la temperatura del refrigerante que fluye a través del primer tubo de refrigerante.
Un aparato de refrigeración según un decimocuarto aspecto de la presente invención es el aparato de refrigeración según cualquiera de los aspectos primero a decimotercero de la presente invención, que comprende además una primera unidad de accionamiento para accionar el primer elemento de compresión, y una segunda unidad de accionamiento para accionar el segundo elemento de compresión independientemente del primer elemento de compresión.
Con este aparato de refrigeración, dado que la capacidad del primer elemento de compresión y la capacidad del segundo elemento de compresión se pueden ajustar para que sean diferentes, durante el control para mezclar el agua que fluye a través del primer tubo de agua de ramificación y el agua que fluye a través del segundo tubo de agua de ramificación e intentando llevar la temperatura del agua que fluye a través del tubo de agua de salida a una temperatura objetivo, el coeficiente de rendimiento se puede hacer satisfactorio y el efecto de minimizar el trabajo de compresión se puede mejorar aún más ajustando por separado la capacidad del primer elemento de compresión y la capacidad del segundo elemento de compresión.
Un aparato de refrigeración según un decimoquinto aspecto de la presente invención es el aparato de refrigeración según cualquiera de los aspectos primero a decimotercero de la presente invención, en donde el primer elemento de compresión y el segundo elemento de compresión tienen un eje de rotación compartido para realizar el trabajo de compresión accionando rotativamente cada uno de los elementos de compresión.
Con este aparato de refrigeración, las vibraciones y/o fluctuaciones en la carga de par se pueden suprimir accionando los elementos de compresión mientras que se hace que sus fuerzas centrífugas se anulen entre sí. Un aparato de refrigeración según un decimosexto aspecto de la presente invención es el aparato de refrigeración según cualquiera de los aspectos primero a decimoquinto de la presente invención, en donde el refrigerante activo es dióxido de carbono.
En este aparato de refrigeración, con dióxido de carbono en un estado supercrítico cerca de un punto crítico, la densidad del refrigerante se puede cambiar drásticamente simplemente cambiando ligeramente la presión del refrigerante. Por lo tanto, la eficacia del aparato de refrigeración se puede mejorar mediante una pequeña cantidad de trabajo de compresión.
<Efectos ventajosos de la invención>
Como se indica en las descripciones anteriores, se logran los siguientes efectos de acuerdo con la presente invención.
En el primer aspecto, el refrigerante que se dirige desde el primer elemento de compresión hacia el segundo elemento de compresión se enfría para mejorar de manera fiable la eficiencia de la compresión, el intercambio de calor que puede elevar la temperatura del agua se puede realizar de manera fiable tanto por el primer intercambiador de calor como por el segundo intercambiador de calor, y se puede mejorar el coeficiente de rendimiento del aparato de refrigeración.
En el segundo aspecto, es posible calentar el agua de manera eficiente.
En el tercer aspecto, el control del caudal para mejorar el coeficiente de rendimiento del aparato de refrigeración se puede realizar automáticamente.
En el cuarto aspecto, es posible mejorar el coeficiente de rendimiento, suprimir la compresión del líquido en el primer elemento de compresión y aumentar la temperatura de descarga para mantener alta la temperatura del agua resultante.
En el quinto aspecto, es posible aumentar el grado de sobreenfriamiento del refrigerante dirigido al mecanismo de expansión principal y mejorar el coeficiente de rendimiento.
En el sexto aspecto, es posible mejorar el coeficiente de rendimiento aumentando el grado de sobreenfriamiento del refrigerante que se dirige al mecanismo de expansión de ramificación.
En el séptimo aspecto, es posible mejorar la fiabilidad del primer elemento de compresión o del segundo elemento de compresión.
En el octavo aspecto, incluso cuando el efecto del agua de enfriar el refrigerante que fluye a través del primer tubo de refrigerante es insuficiente, es posible mejorar el coeficiente de rendimiento del ciclo de refrigeración.
En el noveno aspecto, es posible mejorar el coeficiente de rendimiento y evitar la compresión del líquido en el primer elemento de compresión y/o enfriar el refrigerante que fluye a través del tercer tubo de refrigerante.
En el décimo aspecto, incluso en los casos en los que presumiblemente aumentará la temperatura del refrigerante descargado del elemento de compresión o en los casos en que la temperatura del aire que rodea al evaporador disminuye, es posible mejorar la fiabilidad del segundo elemento de compresión.
En el undécimo aspecto, es posible conmutar entre un estado de permitir y un estado de no permitir el paso de refrigerante en el tubo de derivación de intercambio de calor, y también ajustar las condiciones de uso.
En el duodécimo aspecto, incluso en los casos en los que la temperatura del refrigerante descargado del elemento de compresión será presumiblemente baja o en los casos en los que la temperatura del aire que rodea al evaporador haya aumentado, es posible cumplir con un requisito de alta temperatura en el radiador.
En el decimotercer aspecto, incluso cuando el efecto del agua de enfriar el refrigerante que fluye a través del primer tubo de refrigerante es insuficiente, es posible mejorar el coeficiente de rendimiento del ciclo de refrigeración.
En el decimocuarto aspecto, el coeficiente de rendimiento se puede hacer satisfactorio y el efecto de minimizar el trabajo de compresión se puede mejorar aún más.
En el decimoquinto aspecto, la aparición de vibraciones y/o fluctuaciones en la carga de par puede suprimirse accionando los elementos de compresión mientras que se hace que sus fuerzas centrífugas se cancelen entre sí. En el decimosexto aspecto, la eficacia del aparato de refrigeración se puede mejorar mediante una pequeña cantidad de trabajo de compresión.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 es un diagrama estructural esquemático de un aparato de aire acondicionado como una realización del aparato de refrigeración según la primera realización de la presente invención.
La Figura 2 es un gráfico de presión-entalpía que representa el ciclo de refrigeración del aparato de aire acondicionado según la primera realización.
La Figura 3 es un gráfico de temperatura-entropía que representa el ciclo de refrigeración del aparato de aire acondicionado según la primera realización.
La Figura 4 es un diagrama estructural esquemático de un aparato de aire acondicionado según la Modificación 1 de la primera realización.
La Figura 5 es un diagrama estructural esquemático de un aparato de aire acondicionado según la Modificación 2 de la primera realización.
La Figura 6 es un diagrama estructural esquemático de un aparato de aire acondicionado según la Modificación 3 de la primera realización.
La Figura 7 es un diagrama estructural esquemático de un aparato de aire acondicionado según la Modificación 7 de la primera realización.
La Figura 8 es un diagrama estructural esquemático de un aparato de aire acondicionado como una realización del aparato de refrigeración según la segunda realización de la presente invención.
La Figura 9 es un gráfico de presión-entalpía que representa el ciclo de refrigeración del aparato de aire acondicionado según la segunda realización.
La Figura 10 es un gráfico de temperatura-entropía que representa el ciclo de refrigeración del aparato de aire acondicionado según la segunda realización.
La Figura 11 es un diagrama estructural esquemático de un aparato de aire acondicionado según la Modificación 1 de la segunda realización.
La Figura 12 es un diagrama estructural esquemático de un aparato de aire acondicionado según la Modificación 5 de la segunda realización.
La Figura 13 es un diagrama estructural esquemático de un aparato de aire acondicionado como una realización de un aparato de refrigeración según la tercera realización de la presente invención.
La Figura 14 es un gráfico de presión-entalpía que representa el ciclo de refrigeración de un aparato de aire acondicionado según la tercera realización.
La Figura 15 es un gráfico de temperatura-entropía que representa el ciclo de refrigeración de un aparato de aire acondicionado según la tercera realización.
La Figura 16 es un diagrama estructural esquemático de un aparato de aire acondicionado según la Modificación 1 de la tercera realización.
La Figura 17 es un diagrama estructural esquemático de un aparato de aire acondicionado según la Modificación 4 de la tercera realización.
La Figura 18 es un diagrama estructural esquemático de un aparato de aire acondicionado como una realización de un aparato de refrigeración según la cuarta realización de la presente invención.
La Figura 19 es un gráfico de presión-entalpía que representa el ciclo de refrigeración de un aparato de aire acondicionado según la cuarta realización.
La Figura 20 es un gráfico de temperatura-entropía que representa el ciclo de refrigeración de un aparato de aire acondicionado según la cuarta realización.
La Figura 21 es un diagrama estructural esquemático de un aparato de aire acondicionado según la Modificación 1 de la cuarta realización.
La Figura 22 es un diagrama estructural esquemático de un aparato de aire acondicionado según la Modificación 2 de la cuarta realización.
La Figura 23 es un diagrama estructural esquemático de un aparato de aire acondicionado según la Modificación 3 de la cuarta realización.
La Figura 24 es un diagrama estructural esquemático de un aparato de aire acondicionado según la Modificación 4 de la cuarta realización.
La Figura 25 es un diagrama estructural esquemático de un aparato de aire acondicionado según la Modificación 8 de la cuarta realización.
Descripción de realizaciones
<1> Primera realización
<1-1> Configuración del aparato de aire acondicionado
La Figura 1 es un diagrama estructural esquemático de un calentador de agua 1 como una realización del aparato de refrigeración según la presente invención. El calentador de agua 1 es un aparato para producir agua caliente usando refrigerante que opera en un rango supercrítico (dióxido de carbono en este caso) para realizar un ciclo de refrigeración de tipo compresión de dos etapas.
El calentador de agua 1 tiene un circuito de agua 910 y un circuito de refrigerante 10.
(Circuito de agua)
El circuito de agua 910 tiene un tubo de entrada de agua 901 para conducir el agua suministrada desde el exterior a un punto de ramificación de agua W, tubos de agua de fuente de calor 902, 903 y tubos de agua intermedios 904, 905 que se extienden desde el punto de ramificación W, y un tubo de salida de agua 906 que conduce al exterior desde un punto convergente Z donde convergen los tubos de agua de fuente de calor 902, 903 y los tubos de agua intermedios 904, 905, como se muestra en la Figura 1.
Se proporciona una bomba 921 capaz de ajustar la cantidad de agua que pasa a través al tubo de entrada de agua 901. Esta bomba 921 está provista de un motor 921m, la velocidad de rotación se ajusta mediante una unidad de control 99, y se ajusta el caudal de la bomba. El circuito de agua 910 también está provisto de un sensor de temperatura del agua 910T para detectar la temperatura del agua que pasa a través del tubo de entrada de agua 901. A través del sensor de temperatura del agua 910T, la unidad de control 99 puede percibir la temperatura del agua suministrada, la unidad de control 99 percibe la diferencia de la temperatura del agua de salida solicitada por el usuario, y se ajusta un ciclo de refrigeración del circuito de refrigerante 10.
El tubo de agua de la fuente de calor 902 se extiende desde el punto de ramificación W hasta un intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 del circuito de refrigerante 10, que se describe a continuación. El tubo de agua de la fuente de calor 903 se extiende para conducir el agua que fluye desde el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 al punto convergente Z. Por lo tanto, el agua que fluye a través de los tubos de agua de la fuente de calor 902, 903 se calienta en el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 mediante intercambio de calor con el refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante 10, y se produce agua caliente. Se crea una configuración de tubo para que el refrigerante y el agua fluyan uno frente al otro en un enfriador intermedio 7 y se mejore la eficiencia del intercambio de calor.
El tubo de agua intermedio 904 se extiende desde el punto de ramificación W hasta el enfriador intermedio 7 del circuito de refrigerante 10, descrito a continuación. El tubo de agua intermedio 905 se extiende para llevar el agua que fluye fuera del enfriador intermedio 7 al punto convergente Z. Así, el agua que fluye a través de los tubos de agua intermedios 904, 905 se calienta en el enfriador intermedio 7 mediante intercambio de calor con el refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante 10, y se produce agua caliente. Se crea una configuración de tubo para que el refrigerante y el agua fluyan uno frente al otro en el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4, y se mejora la eficiencia del intercambio de calor. Dado que la temperatura del refrigerante en los tubos de agua intermedios 904, 905, que es el objetivo del intercambio de calor, es menor que la temperatura del refrigerante en el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4, los tubos de agua intermedios 904, 905 están diseñados para ser más pequeños en diámetro que los tubos de agua de la fuente de calor 902, 903 con el fin de garantizar que el calentamiento del agua tendrá lugar principalmente en el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4.
A continuación, se suministra al usuario agua caliente que se ha calentado en los tubos de agua de la fuente de calor 902, 903 y en los tubos de agua intermedios 904, 905 y mezclada en el punto convergente Z a través del tubo de salida de agua 906.
(Circuito refrigerante)
El circuito de refrigerante 10 tiene principalmente un elemento de compresión de etapa baja 2c, un elemento de compresión de etapa alta 2d, el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4, un mecanismo de expansión 5, un intercambiador de calor del lado de uso 6, un tubo de refrigerante intermedio 22, un enfriador intermedio 7, tubos de conexión 71, 72, 76 o similares que conectan estos componentes, y un sensor de temperatura del lado de uso 6T.
En la presente realización, el elemento de compresión de etapa baja 2c y el elemento de compresión de etapa alta 2d comprimen el refrigerante secuencialmente en dos etapas.
El elemento de compresión de etapa baja 2c tiene una estructura herméticamente sellada en la que un motor de accionamiento del compresor 21b y un eje de transmisión 21c están alojados dentro de una carcasa 21a. El motor de accionamiento del compresor 21b está conectado al eje de transmisión 21c. Este eje de transmisión 21c está unido al elemento de compresión 2c. El elemento de compresión 2c es un elemento de compresión de desplazamiento positivo de tipo giratorio, de tipo espiral u otro tipo en la presente realización. El elemento de compresión de etapa baja 2c aspira el refrigerante desde un tubo de admisión 2a, comprime el refrigerante aspirado y descarga el refrigerante hacia el tubo de refrigerante intermedio 22. El tubo de refrigerante intermedio 22 conecta el lado de descarga del elemento de compresión de etapa baja 2c y el lado de admisión del elemento de compresión de etapa alta 2d a través del enfriador intermedio 7. Un tubo de descarga 2b es un tubo de refrigerante para alimentar el refrigerante descargado desde el elemento de compresión de etapa baja 2c al elemento de compresión de etapa alta 2d a través del enfriador intermedio 7, y el tubo de descarga 2b está provisto de un mecanismo de no retorno 42c y un mecanismo para separar el refrigerante del aceite de refrigeración que acompaña al refrigerante descargado del elemento de compresión de etapa baja 2c y devolver el aceite de refrigeración al lado de admisión del elemento de compresión de etapa baja 2c. El mecanismo para devolver el aceite de refrigeración tiene principalmente un separador de aceite 41a para separar el refrigerante del aceite de refrigeración que acompaña al refrigerante descargado del elemento de compresión de etapa baja 2c, y un tubo de retorno de aceite 41b que está conectado al separador de aceite 41a y que devuelve el aceite de refrigeración separado del refrigerante al tubo de admisión 2a del elemento de compresión de etapa baja 2c. El tubo de retorno de aceite 41b está provisto de un mecanismo de despresurización 41c para despresurizar el aceite de refrigeración que fluye a través del tubo de retorno de aceite 41b. Se utiliza un tubo capilar como el mecanismo de despresurización 41c en la presente realización. El mecanismo de no retorno 42c es un mecanismo para permitir el flujo de refrigerante desde el lado de descarga del elemento de compresión de etapa baja 2c al enfriador intermedio 7 y bloquear el flujo de refrigerante desde el enfriador intermedio 7 al lado de descarga del elemento de compresión de etapa baja 2c y una válvula de retención se utiliza en la presente realización.
El elemento de compresión de etapa alta 2d es similar al elemento de compresión de etapa baja 2c, y tiene una estructura sellada herméticamente en la que un motor de accionamiento del compresor 21e y un eje de transmisión 21f están alojados dentro de una carcasa 21d. El motor de accionamiento del compresor 21e está conectado al eje de transmisión 21f. Este eje de transmisión 21f está unido al elemento de compresión 2d. El elemento de compresión 2d es un elemento de compresión de desplazamiento positivo de tipo giratorio, de tipo espiral u otro tipo en la presente realización. El elemento de compresión de etapa alta 2d aspira el refrigerante desde el tubo de refrigerante intermedio 22, comprime el refrigerante aspirado y descarga el refrigerante hacia un tubo de descarga 2e. El tubo de descarga 2e conecta el lado de descarga del elemento de compresión de etapa alta 2d y el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4. El tubo de descarga 2e está provisto de un mecanismo de no retorno 42d y un mecanismo para separar el refrigerante del aceite de refrigeración que acompaña al refrigerante descargado del elemento de compresión de etapa alta 2d y devuelve el aceite de refrigeración al lado de admisión del elemento de compresión de etapa alta 2d. El mecanismo para devolver el aceite de refrigeración tiene principalmente un separador de aceite 41d para separar el refrigerante del aceite de refrigeración que acompaña al refrigerante descargado del elemento de compresión de etapa alta 2d, y un tubo de retorno de aceite 41e que está conectado al separador de aceite 41d y que devuelve el aceite de refrigeración separado del refrigerante al tubo de refrigerante intermedio 22, que está en el lado de admisión del elemento de compresión de etapa alta 2d. El tubo de retorno de aceite 41e está provisto de un mecanismo de despresurización 41f para despresurizar el aceite de refrigeración que fluye a través del tubo de retorno de aceite 41e. Se utiliza un tubo capilar como mecanismo de despresurización 41f en la presente realización. El mecanismo de no retorno 42d es un mecanismo para permitir el flujo de refrigerante desde el lado de descarga del elemento de compresión de etapa alta 2d al intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 y bloquear el flujo de refrigerante desde el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor. 4 al lado de descarga del elemento de compresión de etapa alta 2d, y en la presente realización se usa una válvula de retención.
Es decir, los dos elementos de compresión 2c, 2d están conectados entre sí en serie y están vinculados a sus respectivos ejes de transmisión 21c, 21f individuales, y los dos elementos de compresión 2c, 2d tienen estructuras de compresión de dos etapas en las que se accionan de forma giratoria individualmente mediante los respectivos motores de accionamiento del compresor 21b, 21e.
El enfriador intermedio 7 calienta el agua que fluye a través de los tubos de agua intermedios 904, 905 por el calor del refrigerante que fluye a través del tubo de refrigerante intermedio 22, y enfría el refrigerante que fluye a través del tubo de refrigerante intermedio 22 por el agua que fluye a través de los tubos de agua intermedios 904, 905. El grado de sobrecalentamiento del refrigerante aspirado al elemento de compresión de etapa alta 2d puede reducirse así, y se evita que la temperatura del refrigerante descargado desde el elemento de compresión de etapa alta 2d aumente excesivamente. La capacidad de refrigeración también se puede mejorar porque la densidad del refrigerante aspirado al elemento de compresión de etapa alta 2d aumenta al reducir la temperatura del refrigerante que fluye a través del tubo de refrigerante intermedio 22 de esta manera.
El intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 es un intercambiador de calor que tiene aire como fuente de calor y funciona como un radiador de refrigerante. El intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 está conectado en un extremo al lado de descarga del elemento de compresión de etapa alta 2d a través del tubo de conexión 71 y el mecanismo de no retorno 42, y está conectado en el otro extremo al mecanismo de expansión 5 a través del tubo de conexión 72. En este intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4, el agua que fluye a través de los tubos de agua de la fuente de calor 902, 903 se calienta por el refrigerante que se dirige desde el tubo de conexión 71 al tubo de conexión 72, y el refrigerante que fluye desde el tubo de conexión 71 al tubo de conexión 72 es enfriado por el agua que fluye a través de los tubos de agua de la fuente de calor 902, 903.
El mecanismo de expansión 5 está conectado en un extremo al tubo de conexión 72, y está conectado en el otro extremo al intercambiador de calor del lado de uso 6 a través del tubo de conexión 76. El mecanismo de expansión 5 es un mecanismo para despresurizar el refrigerante, y una válvula de expansión eléctrica se usa en la presente realización. En la presente realización, el mecanismo de expansión 5 despresuriza el refrigerante de alta presión enfriado en el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 casi a la presión de saturación del refrigerante antes de alimentar el refrigerante al intercambiador de calor del lado de uso 6.
El intercambiador de calor del lado de uso 6 es un intercambiador de calor que funciona como un evaporador de refrigerante. El intercambiador de calor del lado de uso 6 está conectado en un extremo al mecanismo de expansión 5 a través del tubo de conexión 76, y está conectado en el otro extremo al lado de admisión del elemento de compresión de etapa baja 2c a través del tubo de admisión 2a. Aunque no se muestra en el diagrama, el intercambiador de calor del lado de uso 6 se suministra con agua y/o aire como fuente de calor para realizar el intercambio de calor con el refrigerante que fluye a través del intercambiador de calor del lado de uso 6.
El sensor de temperatura del lado de uso 6T detecta la temperatura del agua y/o aire suministrados como fuente de calor para realizar un intercambio de calor con el refrigerante que fluye a través del intercambiador de calor del lado de uso 6 descrito anteriormente.
Como se describió anteriormente, el calentador de agua 1 está provisto de una unidad de control 99 que percibe la temperatura detectada por el sensor de temperatura del lado de uso 6T, y que controla las acciones del elemento de compresión de etapa baja 2c, el elemento de compresión de etapa alta 2d, el mecanismo de expansión 5, la bomba 921 y otros componentes que constituyen el calentador de agua 1.
<1-2> Acción del aparato de aire acondicionado
A continuación, se describirá la acción del calentador de agua 1 de la presente realización usando las Figuras 1,2 y 3.
En la presente memoria, la Figura 2 es un gráfico de presión-entalpía que representa el ciclo de refrigeración, y la Figura 3 es un gráfico de temperatura-entropía que representa el ciclo de refrigeración.
Los estados del refrigerante en los puntos indicados por A, B, C, D, K y M en el circuito de refrigerante 10 de la Figura 1 corresponden a los mismos puntos en el gráfico de presión-entalpía mostrado en la Figura 2 y el gráfico de temperatura-entropía mostrado en la Figura 3.
En este ciclo de refrigeración, el refrigerante que fluye a través del tubo de refrigerante intermedio 22 es enfriado por el refrigerante que fluye a través de los tubos de agua intermedios 904, 905 del circuito de agua 910 cuando pasa a través del enfriador intermedio 7 (consulte el punto B ^ punto C en las Figuras 2 y 3).
(Control de salida de capacidad objetivo)
En este tipo de ciclo de refrigeración, la unidad de control 99 realiza el control de salida de la capacidad objetivo como sigue.
Primero, la unidad de control 99 recibe un valor de entrada de la temperatura del agua de salida y un valor de entrada de una cantidad de agua de salida requerida del usuario a través de un controlador o similar (no mostrado). La unidad de control 99 controla el caudal de agua controlando la velocidad de rotación del motor 921 m de la bomba 921 sobre la base del valor de entrada de la cantidad de agua de salida requerida.
La unidad de control 99 luego percibe la temperatura del agua detectada por el sensor de temperatura del agua 910T y el caudal controlado por el motor 921m de la bomba 921, y calcula la cantidad de calor emitida requerida para el refrigerante suministrado al intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4. En base a esta cantidad de calor emitida requerida, la unidad de control 99 calcula entonces la presión de descarga objetivo para la presión del refrigerante descargado del elemento de compresión de etapa alta 2d.
Un caso en el que una presión de descarga objetivo es el valor objetivo en el control de salida de la capacidad objetivo se describe en la presente memoria como ejemplo, pero en lugar de la presión de descarga objetivo, los valores objetivo de la presión del refrigerante descargado y la temperatura del refrigerante descargado se pueden establecer de modo que el valor obtenido multiplicando la temperatura del refrigerante descargado por la presión del refrigerante descargado está dentro de un rango predeterminado. Esto se debe a que en los casos en los que la carga ha cambiado, la densidad del refrigerante descargado disminuye cuando el grado de sobrecalentamiento del refrigerante aspirado es alto; por lo tanto, incluso si es posible mantener la temperatura del refrigerante descargado del elemento de compresión de etapa alta 2d, resulta imposible garantizar la cantidad de calor emitida requerida en el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4.
A continuación, en base a la temperatura detectada por el sensor de temperatura del lado de uso 6T, la unidad de control 99 establece una temperatura de evaporación objetivo y una presión de evaporación objetivo (una presión igual o menor que la presión crítica). Este ajuste de la presión de evaporación objetivo se realiza cada vez que cambia la temperatura detectada por el sensor de temperatura del lado de uso 6T.
En base a este valor de temperatura de evaporación objetivo, la unidad de control 99 realiza un control del grado de sobrecalentamiento de modo que el grado de sobrecalentamiento del refrigerante aspirado por el elemento de compresión de etapa baja 2c sea un valor objetivo x (valor objetivo del grado de sobrecalentamiento) de 5°C o menos.
La unidad de control 99 controla entonces el elemento de compresión de etapa baja 2c para elevar la presión del refrigerante y la temperatura del refrigerante mientras provoca un cambio isentrópico para mantener el valor de entropía en el grado de sobrecalentamiento establecido de esta manera, y el refrigerante se descarga al tubo de refrigerante intermedio 22. En el enfriador intermedio 7 provisto al tubo de refrigerante intermedio 22, el intercambio de calor se realiza mientras que el agua y el refrigerante fluyen uno contra el otro, el refrigerante es enfriado por el agua que fluye a través de los tubos de agua intermedios 904, 905, y el agua que fluye a través de los tubos de agua intermedios 904, 905 se calienta. Por tanto, el refrigerante que fluye a través del tubo de refrigerante intermedio 22 se enfría en el enfriador intermedio 7 y se aspira en el elemento de compresión de etapa alta 2d. En el elemento de compresión de etapa alta 2d, el refrigerante se descarga a una presión que excede la presión crítica debido a que la capacidad operativa se controla controlando la velocidad de rotación. Habiendo sido aumentada la temperatura al ser comprimido adicionalmente por el elemento de compresión de etapa alta 2d de esta manera, el refrigerante se alimenta al intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4. En el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4, el intercambio de calor se realiza mientras que se obtiene el refrigerante de alta temperatura y alta presión en un estado supercrítico y el agua fluye uno contra el otro, y agua que tiene la temperatura de salida del agua objetivo.
En este proceso de radiación de calor en el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4, dado que el refrigerante está en un estado supercrítico, la temperatura del refrigerante disminuye continuamente mientras que está siendo cambiada la presión, de modo que el refrigerante se mantiene a la presión de descarga objetivo como un cambio isobárico. El refrigerante que fluye a través del intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 tiene una temperatura igual o mayor que la temperatura del agua suministrada como objetivo de calentamiento a través de los tubos de agua de la fuente de calor 902, 903, y el refrigerante se enfría a un valor y cercano el agua suministrada como objetivo de calentamiento. El valor de y cambia debido a que la cantidad suministrada está controlada por el motor 921 m de la bomba 921.
El refrigerante enfriado en el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 de esta manera se despresuriza a la presión de evaporación objetivo (una presión igual o menor que la presión crítica) por el mecanismo de expansión 5, y el refrigerante fluye hacia el intercambiador de calor del lado de uso 6.
El refrigerante que fluye a través del intercambiador de calor del lado de uso 6 absorbe calor del agua y/o aire suministrado como fuente de calor, por lo que la sequedad del refrigerante se mejora progresivamente mientras que el cambio isobárico-isotérmico se lleva a cabo de manera que se mantienen la temperatura de evaporación objetivo y la presión de evaporación objetivo. La unidad de control 99 controla entonces la cantidad suministrada por un dispositivo de suministro de fuente de calor (no mostrado) (una bomba en el caso de agua y un ventilador o similar en el caso de aire) de modo que el grado de sobrecalentamiento alcance el grado de valor objetivo de sobrecalentamiento.
Cuando se realiza el control de esta manera, la unidad de control 99 calcula el valor de x y el valor de y de modo que el coeficiente de rendimiento (COP) en el ciclo de refrigeración sea lo más alto posible, y realiza el control de salida de capacidad objetivo descrito anteriormente. Cuando se calcula el valor de x y el valor de y que producen el mejor coeficiente de rendimiento, la unidad de control 99 realiza el cálculo sobre la base de las propiedades (un diagrama de Mollier o similar) del dióxido de carbono como el refrigerante activo. Puede establecerse una condición en la que el coeficiente de rendimiento se pueda mantener satisfactoriamente hasta cierto punto, y si se cumple esta condición, el valor de x y el valor de y pueden determinarse de manera que el trabajo de compresión sea un valor menor. Otra opción es utilizar una condición previa de que el trabajo de compresión se suprima a un valor predeterminado o inferior, y determinar el valor de x y el valor de y que producen el mejor coeficiente de rendimiento mientras que se cumple esta condición previa.
La relación entre el control de la cantidad de radiación de calor garantizada en el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 y/o el tubo de refrigerante intermedio 22 del circuito de refrigerante 10 y el control del caudal de la bomba 921, que son realizados por la unidad de control 99, incluye un gran ajuste del caudal de la bomba 921 del circuito de agua 910 u otra acción cuando el circuito de refrigerante 10 está controlado de modo que la cantidad de radiación de calor en el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 y/o el tubo de refrigerante intermedio 22 aumente, por ejemplo. Esta relación entre el control de la cantidad de radiación de calor y el control del caudal también incluye el control para minimizar el caudal de la bomba 921 del circuito de agua 910 cuando, por el contrario, no se puede lograr una gran cantidad de radiación de calor en el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 y/o el tubo de refrigerante intermedio 22. La unidad de control 99 da menos prioridad al control de la cantidad de agua de salida que a la temperatura del agua de salida mientras que se alcanza la temperatura del agua de salida solicitada por el usuario.
(Características de la primera realización)
El agua que se ha ramificado en el punto de ramificación W y que fluye a través de los tubos de agua intermedios 904, 905 es agua que no se ha calentado en el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4, y esta agua tiene la misma temperatura que la temperatura del agua que fluye a través del tubo de entrada de agua 901. Durante el control realizado por la unidad de control 99, en el circuito de refrigerante 10 que usa dióxido de carbono como refrigerante activo, el grado de control de sobrecalentamiento se realiza de modo que el grado de sobrecalentamiento alcance un valor objetivo x de 5°C o menos, y la relación de compresión en el elemento de compresión de etapa baja 2c y la relación de compresión en el elemento de compresión de etapa alta 2d se ajustan para que sean iguales. Por lo tanto, de acuerdo con las propiedades del dióxido de carbono en un diagrama de Mollier, la temperatura del refrigerante que fluye a través del intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 es inevitablemente más alta que la temperatura del refrigerante que fluye a través del enfriador intermedio 7. Por lo tanto, en un ciclo de refrigeración en el que la temperatura del refrigerante que fluye a través del enfriador intermedio 7 y la temperatura del refrigerante que fluye a través del intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 son diferentes y la temperatura del refrigerante que fluye a través del enfriador intermedio 7 es la más baja de las dos, con el fin de lograr el efecto del ciclo de refrigeración por medio del enfriador intermedio 7, es decir, el efecto de enfriar el refrigerante aspirado al elemento de compresión de etapa alta 2d, el ciclo de refrigeración se limita a los casos en los que la temperatura del agua que fluye a través de los tubos de agua intermedios 904, 905 es menor que la temperatura del refrigerante que fluye a través del tubo de refrigerante intermedio 22. Por lo tanto, si el agua que fluye hacia el enfriador intermedio 7 ya se ha calentado hasta cierto punto en el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 antes de fluir hacia el enfriador intermedio 7, no solo se reduce este efecto de enfriar el refrigerante aspirado al elemento de compresión de etapa alta 2d, sino el efecto contrario a veces ocurrirá cuando la temperatura del agua que fluye a través de los tubos de agua intermedios 904, 905 es más alta que la temperatura del refrigerante que fluye a través del tubo de refrigerante intermedio 22. Como contramedida a esto, en el calentador de agua 1 de la presente realización, el agua que fluye hacia el enfriador intermedio 7 puede hacerse que fluya hacia el enfriador intermedio 7 a través del tubo de agua intermedio 904 sin tomar calor del exterior después de que el agua se haya ramificado en el punto de ramificación W. Por lo tanto, el efecto de enfriar el refrigerante aspirado al elemento de compresión de etapa alta 2d se puede lograr simplemente debido a que la temperatura del agua que fluye a través del tubo de entrada de agua 901 es al menos menor que la temperatura del refrigerante que fluye a través del tubo de refrigerante intermedio 22, y es posible evitar que este efecto disminuya o evitar que se produzca el efecto inverso debido al agua que fluye a través de los tubos de agua intermedios 904, 905 que se calienta antes de fluir hacia el enfriador intermedio 7.
<1-3> Modificación 1
Como ejemplo de control por la unidad de control 99 en la realización descrita anteriormente, se puede realizar el siguiente tipo de control, por ejemplo.
En este ejemplo, la resistencia a la presión de diseño del elemento de compresión de etapa baja 2c y el elemento de compresión de etapa alta 2d es 12 MPa, y la presión del refrigerante descargado debe mantenerse en o por debajo de esta resistencia de presión de diseño.
En los casos en los que la unidad de control 99 establece la temperatura del refrigerante descargado sobre la base del valor de entrada de la temperatura de salida del agua del usuario, la presión de descarga objetivo y la temperatura de descarga objetivo se establecen para lograr una presión de refrigerante y una temperatura del refrigerante que son iguales o menores que la presión de diseño descrita anteriormente y que pueden garantizar una cantidad de radiación de calor del refrigerante suministrado al intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4. El estado objetivo del refrigerante descargado converge por ello en un punto en un diagrama de Mollier del ciclo de refrigeración que utiliza dióxido de carbono como el refrigerante activo.
Por otro lado, la presión de evaporación objetivo del ciclo de refrigeración se establece de acuerdo con la temperatura detectada por el sensor de temperatura del lado de uso 6T.
En los casos en los que se realiza un control de modo que la relación de compresión en el elemento de compresión de etapa baja 2c y la relación de compresión en el elemento de compresión de etapa alta 2d sean iguales, la presión intermedia objetivo que fluye a través del tubo de refrigerante intermedio 22 se establece de acuerdo con la relación antes descrita entre la presión de descarga objetivo y la presión de evaporación.
Cuando el grado de sobrecalentamiento del refrigerante aspirado al elemento de compresión de etapa baja 2c se establece en 5°C, la temperatura y la presión del refrigerante descargado se establecen provocando un cambio isentrópico en el elemento de compresión de etapa baja 2c. Además, si tiene lugar un cambio isentrópico en el elemento de compresión de etapa alta 2d de modo que se puedan alcanzar la presión de descarga objetivo y la temperatura de descarga objetivo, se establece la temperatura del refrigerante aspirado al elemento de compresión 2d de etapa alta.
De este modo, se establece por ello la cantidad de energía fría necesaria para enfriar el refrigerante descargado del elemento de compresión de etapa baja 2c hasta que se aspira al elemento de compresión de etapa alta 2d, y la unidad de control 99 puede controlar el caudal de la bomba 921 en la base del valor detectado por el sensor de temperatura del agua 910T de modo que se pueda suministrar esta cantidad de energía fría.
El grado de sobrecalentamiento no se limita a 5°C y se puede seleccionar dentro de un rango de 0 a 5°C. La temperatura del refrigerante que fluye hacia el mecanismo de expansión 5 también es ajustable, y el valor de x y el valor de y pueden establecerse para producir el mejor coeficiente de rendimiento del ciclo de refrigeración mientras que se están ajustando estos valores.
<1-4> Modificación 2
Como se muestra en la Figura 4, por ejemplo, se puede usar un circuito de refrigerante 10A que tiene un sensor de temperatura de refrigerante descargado 2T para detectar la temperatura del refrigerante descargado del elemento de compresión de etapa alta 2d.
Si la temperatura detectada por este sensor de temperatura del refrigerante descargado 2T es demasiado alta, no será posible mantener la fiabilidad del elemento de compresión de etapa alta 2d y, por lo tanto, la unidad de control 99 puede realizar un control para reducir el caudal de la bomba. 921 mientras que se reduce la temperatura del refrigerante descargado.
De este modo, es posible alcanzar la temperatura de salida del agua solicitada por el usuario garantizando al mismo tiempo la fiabilidad del elemento de compresión de etapa alta 2d.
<1-5> Modificación 3
En la realización descrita anteriormente, se describió un ejemplo en el que los diámetros de los tubos de agua intermedios 904, 905 están diseñados para ser más pequeños que los diámetros de los tubos de agua de la fuente de calor 902, 903.
Sin embargo, la presente invención no se limita a este ejemplo, y otra opción es utilizar un circuito de refrigerante 10B provisto de un mecanismo de ajuste de relación de caudal 911 capaz de ajustar la relación entre la cantidad de agua que fluye a través de los tubos de agua intermedios 904, 905 y la cantidad de agua que fluye a través de los tubos de agua de la fuente de calor 902, 903, como se muestra en la Figura 5, por ejemplo.
Por ejemplo, el mecanismo de ajuste de la relación de caudal 911 se puede proporcionar en un punto intermedio en los tubos de agua intermedios 904, 905. De este modo, la relación de caudal se puede ajustar incluso si los diámetros de los tubos de agua intermedios 904, 905 y los diámetros de los tubos de agua de la fuente de calor 902, 903 son iguales.
Cuando se ajusta la relación de caudal entre la cantidad de agua que fluye a través de los tubos de agua de la fuente de calor 902, 903 y la cantidad de agua que fluye a través de los tubos de agua intermedios 904, 905, la unidad de control 99 puede controlar la relación de caudal de modo que lograr la igualdad entre la relación de la cantidad de calentamiento en el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 y la cantidad de calentamiento en el enfriador intermedio 7 como se obtiene del diagrama de Mollier, y la relación de la cantidad de agua que fluye a través de los tubos de agua de la fuente de calor 902, 903 y la cantidad de agua que fluye a través de los tubos de agua intermedios 904, 905, por ejemplo. La cantidad de calentamiento en el enfriador intermedio 7 en este caso se puede percibir de acuerdo con una entalpía específica intermedia (punto B ^ punto C en el diagrama de Mollier) obtenida restando la entalpía específica del refrigerante descargado del elemento de compresión de etapa baja 2c de la entalpía específica del refrigerante aspirado al elemento de compresión de etapa alta 2d. La cantidad de calentamiento en el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 se puede percibir de acuerdo con una entalpía específica de la fuente de calor (punto D ^ punto K en el diagrama de Mollier) obtenida restando la entalpía específica del refrigerante descargado del elemento de compresión de etapa alta 2d de la entalpía específica del refrigerante en la salida del intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4. Por lo tanto, la unidad de control 99 realiza un control de modo que la relación de la cantidad de agua que fluye a través de los tubos de agua de la fuente de calor 902, 903 y la cantidad de agua que fluye a través de los tubos de agua intermedios 904, 905 es igual a la relación entre la entalpía específica de la fuente de calor y la entalpía específica intermedia. Cuando el valor de la entalpía específica de la fuente de calor y/o la entalpía específica intermedia cambia durante el ajuste de la relación de caudal por control, la unidad de control 99 puede realizar un control de retroalimentación de acuerdo con intervalos de tiempo predeterminados (o un grado predeterminado de desviación de la relación) para adaptarse a la relación entre la entalpía específica de la fuente de calor y la entalpía específica intermedia en el momento del cambio.
En lugar de simplemente realizar el control utilizando los valores de la entalpía específica de la fuente de calor y/o la entalpía específica intermedia de esta manera, la unidad de control 99 puede controlar la relación entre la cantidad de agua que fluye a través de los tubos de agua de la fuente de calor 902, 903 y la cantidad de agua que fluye a través de los tubos de agua intermedios 904, 905 de modo que la temperatura de salida del intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 en el tubo de agua de la fuente de calor 903 y la temperatura de salida del enfriador intermedio 7 en el tubo de agua intermedio 905 sean sustancialmente iguales, por ejemplo. La unidad de control 99 puede hacer que las temperaturas de salida coincidan también en este caso a través de un control de retroalimentación predeterminado.
En los casos en los que la intención es aumentar solo la cantidad de agua en los tubos de agua de la fuente de calor 902, 903, por ejemplo, es posible que la unidad de control 99 también realice ajustes para aumentar la cantidad de agua que fluye a través de los tubos de agua de la fuente de calor 902, 903 mientras que se mantiene una cantidad constante de agua que fluye a través de los tubos de agua intermedios 904, 905, aumentando la velocidad de rotación del motor de la bomba 921 para aumentar el caudal y estrechando el grado de apertura del mecanismo de ajuste de la relación de caudal 911.
De este modo, la unidad de control 99 puede realizar por ello un control para llevar el coeficiente de rendimiento del ciclo de refrigeración a un valor satisfactorio en una operación para lograr no sólo la temperatura de salida del agua deseada por el usuario sino también la cantidad de salida de agua deseada por el usuario.
<1-6> Modificación 4
Otra posibilidad, por ejemplo, es utilizar un circuito de refrigerante 10C que está provisto de un sensor de temperatura del refrigerante de la fuente de calor 4T para detectar la temperatura del refrigerante que pasa a través del intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4, un sensor de presión del refrigerante de la fuente de calor 4P para detectar la presión del refrigerante que pasa a través del intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4, un sensor de temperatura del refrigerante intermedio 22T para detectar la temperatura del refrigerante que pasa a través del tubo de refrigerante intermedio 22, un sensor de presión del refrigerante intermedio 22P para detectar la presión del refrigerante que pasa a través del tubo de refrigerante intermedio 22, y el mecanismo de ajuste de la relación de caudal 911 mostrado en la Modificación 3.
La cantidad de calor irradiado que se puede suministrar al agua desde el refrigerante en el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 se puede percibir de acuerdo con los valores detectados por el sensor de temperatura del refrigerante de la fuente de calor 4T para detectar la temperatura del refrigerante que pasa a través del intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 y el sensor de presión del refrigerante de la fuente de calor 4P para detectar la presión del refrigerante que pasa a través del intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4, y la cantidad de radiación de calor que se puede suministrar al agua desde el refrigerante en el enfriador intermedio 7 se puede percibir según los valores detectados por el sensor de temperatura del refrigerante intermedio 22T para detectar la temperatura del refrigerante que pasa a través del tubo de refrigerante intermedio 22 y el sensor de presión del refrigerante intermedio 22P para detectar la presión del refrigerante que pasa a través del tubo de refrigerante intermedio 22. Por lo tanto, la unidad de control 99 puede ajustar el grado de apertura del mecanismo de ajuste de la relación de caudal 911 para adaptarse a la cantidad de calor irradiado que se puede suministrar al agua desde el refrigerante en el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 y la cantidad de radiación de calor que se puede suministrar al agua desde el refrigerante en el enfriador intermedio 7, y la unidad de control 99 pueden realizar el control para lograr una relación de caudal eficiente para obtener la temperatura de salida del agua requerida.
<1-7> Modificación 5
En la Modificación 4 descrita anteriormente, se describió como ejemplo un circuito de agua 910 provisto de un mecanismo de ajuste de la relación de caudal 911.
Sin embargo, la presente invención no se limita a este ejemplo, y se puede utilizar un circuito de agua en el que se proporciona una válvula de encendido/apagado a los tubos de agua de la fuente de calor 902, 903 y también se proporciona una válvula de encendido/apagado los tubos de agua intermedios 904, 905, en lugar del mecanismo de ajuste de la relación de caudal 911, por ejemplo.
<1-8> Modificación 6
En la realización descrita anteriormente, se describió un ejemplo de un circuito de refrigerante en el que solo se proporcionó un mecanismo de compresión de dos etapas, en donde la compresión tuvo lugar en dos etapas en el elemento de compresión de etapa baja 2c y el elemento de compresión de etapa alta 2d.
Sin embargo, la presente invención no se limita a este ejemplo; otra posibilidad es utilizar un circuito de refrigerante en donde los mecanismos de compresión de dos etapas antes mencionados que realizan la compresión en dos etapas se proporcionan en paralelo entre sí, por ejemplo.
En el circuito de refrigerante, una pluralidad de intercambiadores de calor del lado de uso 6 pueden estar dispuestos en paralelo entre sí. En este caso, se puede usar un circuito de refrigerante en el que los mecanismos de expansión están dispuestos inmediatamente delante de los respectivos intercambiadores de calor del lado de uso de modo que la cantidad de refrigerante suministrada a los intercambiadores de calor del lado de uso 6 pueda controlarse, y los mecanismos de expansión también están dispuestos en paralelo entre sí.
<1-9> Modificación 7
En la realización descrita anteriormente, se describió un ejemplo en el que el elemento de compresión de etapa baja 2c y el elemento de compresión de etapa alta 2d estaban provistos de ejes de transmisión 21c, 21f y motores de accionamiento del compresor 21b, 21e separados.
Sin embargo, la presente invención no se limita a este ejemplo; otra posibilidad es un circuito de refrigerante 10D que usa un mecanismo de compresión 2 que tiene un eje de transmisión compartido 121c que es un eje de transmisión compartido por el elemento de compresión de etapa baja 2c y el elemento de compresión de etapa alta 2d, en donde un motor de transmisión de compresor compartido 121b es utilizado para transmitir la fuerza de accionamiento al eje de transmisión compartido 121c, como se muestra en la Figura 7, por ejemplo.
Este mecanismo de compresión 2 tiene una estructura herméticamente sellada en la que el motor de accionamiento del compresor 121b, el eje de transmisión compartido 121c y los elementos de compresión 2c, 2d están alojados dentro de una carcasa 21a. El motor de accionamiento del compresor compartido 121b está unido al eje de transmisión compartido 121c. Este eje de transmisión compartido 121c está unido a los dos elementos de compresión 2c, 2d. Es decir, el mecanismo de compresión tiene una denominada estructura de compresión de dos etapas de un solo eje en la que los dos elementos de compresión 2c, 2d están unidos a un único eje de transmisión compartido 121c, y los dos elementos de compresión 2c, 2d son ambos accionados de manera giratoria por el motor de accionamiento del compresor compartido 121b. Los elementos de compresión 2c, 2d son elementos de compresión de desplazamiento positivo de tipo giratorio, de tipo espiral u otro tipo. El elemento de compresión de etapa baja 2c aspira el refrigerante desde un tubo de admisión 2a, comprime el refrigerante aspirado y descarga el refrigerante hacia el tubo de refrigerante intermedio 22. El tubo de refrigerante intermedio 22 conecta el lado de descarga del elemento de compresión de etapa baja 2c y el lado de admisión del elemento de compresión de etapa alta 2d a través del enfriador intermedio 7. El elemento de compresión de etapa alta 2d comprime adicionalmente el refrigerante aspirado a través del tubo de refrigerante intermedio 22 y luego descarga el refrigerante al tubo de descarga 2b. En la Figura 7, el tubo de descarga 2b es un tubo de refrigerante para alimentar el refrigerante descargado del mecanismo de compresión 2 al intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4, y el tubo de descarga 2b está provisto de un mecanismo de separación de aceite 41 y un mecanismo de no retorno 42. El mecanismo de separación de aceite 41 es un mecanismo para separar el refrigerante del aceite de refrigeración que acompaña al refrigerante descargado del mecanismo de compresión 2 y devolver el aceite de refrigeración al lado de admisión del mecanismo de compresión 2, y el mecanismo de separación de aceite 41 tiene principalmente un separador de aceite 41a para separar el refrigerante del aceite de refrigeración que acompaña al refrigerante descargado del mecanismo de compresión 2, y un tubo de retorno de aceite 41 b que está conectado al separador de aceite 41a y que devuelve el aceite de refrigeración separado del refrigerante al tubo de admisión 2a del mecanismo de compresión 2. El tubo de retorno de aceite 41b está provisto de un mecanismo de despresurización 41c para despresurizar el aceite de refrigeración que fluye a través del tubo de retorno de aceite 41 b. Se utiliza un tubo capilar como el mecanismo de despresurización 41c. El mecanismo de no retorno 42 es un mecanismo para permitir el flujo de refrigerante desde el lado de descarga del mecanismo de compresión 2 al intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 y bloquear el flujo de refrigerante desde el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 al lado de descarga del mecanismo de compresión 2, y se utiliza una válvula de retención.
Así, el mecanismo de compresión 2 tiene dos elementos de compresión 2c, 2d, y el mecanismo de compresión 2 está configurado de modo que el refrigerante descargado del elemento de compresión de primera etapa de estos elementos de compresión 2c, 2d sea comprimido secuencialmente por el elemento de compresión de segunda etapa.
Dado que en la presente memoria se utiliza un mecanismo de compresión de dos etapas de un solo eje, la unidad de control 99 acciona el elemento de compresión de etapa baja 2c y el elemento de compresión de etapa alta 2d mientras que hace que sus fuerzas centrífugas se cancelen entre sí para suprimir vibraciones y/o fluctuaciones en la carga de par, y la unidad de control 99 puede realizar el control de modo que la capacidad operativa del elemento de compresión de etapa baja 2c y la capacidad operativa del elemento de compresión de etapa alta 2d estén equilibradas, y las relaciones de compresión sean iguales en -los elementos de etapa baja y de etapa alta.
<2> Segunda realización
<2-1> Configuración del aparato de aire acondicionado
La Figura 8 es un diagrama estructural esquemático de un calentador de agua 201 como aparato de refrigeración según la segunda realización de la presente invención.
Los componentes de la segunda realización que tienen las mismas características específicas que los de la primera realización no se describen a continuación.
(Circuito de agua)
El circuito de agua 910 es el circuito de agua de la realización descrita anteriormente, pero además que tiene el mecanismo de ajuste de la relación de caudal 911 dispuesto en un punto intermedio en los tubos de agua intermedios 904, 905. El grado de apertura de este mecanismo de ajuste de la relación de caudal 911 es controlado por la unidad de control 99, y se puede ajustar la relación entre la cantidad de agua que fluye a través de los tubos de agua de la fuente de calor 902, 903 y la cantidad de agua que fluye a través de los tubos de agua intermedios 904, 905.
(Circuito refrigerante)
El circuito de refrigerante 210 es el circuito de refrigerante de la realización descrita anteriormente, pero además que tiene un intercambiador de calor líquido-gas 8, una válvula de tres vías líquido-gas 8C, un tubo de derivación de líquido-gas 8B y tubos de conexión 71,72, 73, 74, 75, 76, 77 y similares conectando estos componentes entre sí. El intercambiador de calor líquido-gas 8 tiene un intercambiador de calor líquido-gas del lado del líquido 8L a través del cual pasa el refrigerante que fluye desde el tubo de conexión 73 al tubo de conexión 74, y un intercambiador de calor líquido-gas del lado del gas 8G a través del cual pasa el refrigerante que fluye desde el tubo de conexión 77 al tubo de admisión 2a. El intercambiador de calor líquido-gas 8 realiza un intercambio de calor entre el refrigerante que fluye a través del intercambiador de calor líquido-gas del lado del líquido 8L y el refrigerante que fluye a través del intercambiador de calor líquido-gas del lado del gas 8G. Aunque la descripción utiliza palabras tales como intercambiador de calor "líquido"-gas del lado del "líquido" 8, el refrigerante que pasa a través del intercambiador de calor líquido-gas del lado líquido 8L no se limita a un estado líquido, y puede ser refrigerante en un estado supercrítico, por ejemplo. El refrigerante que fluye a través del intercambiador de calor líquido-gas del lado del gas 8G tampoco se limita al refrigerante en estado gaseoso, y al refrigerante en la medida que la humedad puede fluir, por ejemplo.
El tubo de derivación líquido-gas 8B conecta un puerto de conmutación de la válvula de tres vías líquido-gas 8C conectado al tubo de conexión 73, que está en el lado aguas arriba del intercambiador de calor líquido-gas del lado del líquido 8L, y un extremo del tubo de conexión 74 que se extiende aguas abajo del intercambiador de calor líquido-gas del lado del líquido 8L.
La válvula de tres vías líquido-gas 8C puede conmutar entre un estado de conexión de uso líquido-gas en el que el tubo de conexión 72 que se extiende desde el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 está conectado al tubo de conexión 73 que se extiende desde el intercambiador de calor líquido-gas del lado del líquido 8L, y un estado de conexión de no uso de líquido-gas en el que el tubo de conexión 72 que se extiende desde el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 no está conectado al tubo de conexión 73 que se extiende desde el intercambiador de calor líquido-gas del lado del líquido 8L pero está conectado al tubo de derivación líquido-gas 8B.
<2-2> Acción del aparato de aire acondicionado
A continuación, se describe la acción del calentador de agua 201 de la segunda realización usando las Figuras 8, 9 y 10.
La Figura 9 es un gráfico de presión-entalpía que representa el ciclo de refrigeración, y la Figura 10 es un gráfico de temperatura-entropía que representa el ciclo de refrigeración.
(Estado de conexión de uso líquido-gas)
En el estado de conexión de uso líquido-gas, el estado de conexión de la válvula de tres vías líquido-gas 8C se controla de manera conmutable por la unidad de control 99 de modo que el intercambio de calor se realiza en el intercambiador de calor líquido-gas 8 entre el refrigerante que pasa a través del intercambiador de calor líquido-gas del lado del líquido 8L y el refrigerante que pasa a través del intercambiador de calor líquido-gas del lado del gas 8G. En la presente memoria, el refrigerante aspirado del tubo de admisión 2a del elemento de compresión de etapa baja 2c (consulte el punto A en las Figuras 9 y 10) es comprimido por el elemento de compresión de etapa baja 2c (consulte el punto B en las Figuras 9 y 10), y el refrigerante que fluye a través del tubo de refrigerante intermedio 22 se enfría en el enfriador intermedio 7 por el agua que fluye a través de los tubos de agua intermedios 904, 905 (consulte el punto C en las Figuras 9 y 10).
Habiendo sido comprimido a una presión que excede la presión crítica por el elemento de compresión de etapa alta 2d (consulte el punto D en las Figuras 9 y 10), el refrigerante se alimenta al intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4. En el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4, el agua que fluye a través de los tubos de agua de la fuente de calor 902, 903 se calienta entonces, por lo que se irradia calor dentro del propio refrigerante. Dado que aquí se usa dióxido de carbono como el refrigerante activo y el refrigerante fluye hacia el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 en un estado supercrítico, el calor se irradia al exterior por el cambio en el calor sensible, mientras que la presión del refrigerante permanece constante en el paso de radiación de calor, y la temperatura del refrigerante en sí mismo disminuye continuamente (consulte el punto K en las Figuras 9 y 10). Habiendo salido del intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4, el refrigerante fluye hacia el intercambiador de calor líquido-gas del lado del líquido 8L, donde el calor se irradia más debido al intercambio de calor con el refrigerante de gas de baja temperatura y baja presión que fluye a través del intercambiador de calor líquido-gas del lado del gas 8G, y la temperatura del refrigerante en sí mismo disminuye continuamente más (consulte el punto L en las Figuras 9 y 10). Habiendo salido del intercambiador de calor líquido-gas del lado del líquido 8L, el refrigerante es despresurizado por el mecanismo de expansión 5 (consulte el punto M en las Figuras 9 y 10), y el refrigerante fluye hacia el intercambiador de calor del lado de uso 6. En el Intercambiador de calor del lado de uso 6, debido al intercambio de calor con aire externo y/o agua mientras que la presión permanece constante, el refrigerante se evapora mientras que el calor tomado del exterior se consume en un cambio de calor latente, por lo que la sequedad del refrigerante aumenta (consulte el punto P en las Figuras 9 y 10). Habiendo salido del intercambiador de calor del lado de uso 6, el refrigerante se evapora más mientras que experimenta un cambio en el calor latente en el intercambiador de calor líquido-gas del lado del gas 8G debido esta vez al calor tomado por el intercambio de calor con el refrigerante a alta temperatura y alta presión que pasa a través del intercambiador de calor líquido-gas del lado del líquido 8L mientras que la presión permanece constante, y el refrigerante alcanza un estado sobrecalentado por encima de la curva de vapor saturado seco a esta presión. Este refrigerante en estado sobrecalentado se aspira luego al elemento de compresión de etapa baja 2c a través del tubo de admisión 2a (punto A en las Figuras 9 y 10). Esta circulación de refrigerante se repite en el estado de conexión de uso líquido-gas. (Estado de conexión de no uso líquido-gas)
En el estado de conexión de no uso líquido-gas, la unidad de control 99 controla el estado de conexión de la válvula de tres vías líquido-gas 8C y crea un estado en el que el tubo de conexión 72 y el tubo de derivación líquido-gas 8B están conectados, de modo que el intercambio de calor no se realice en el intercambiador de calor líquido-gas 8. Los puntos A, B, C, D y K de las Figuras 9 y 10 en el estado de conexión de no uso líquido-gas son los mismos que en el estado de conexión de uso líquido-gas y, por lo tanto, no se describen.
El refrigerante que ha salido del intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 en la presente memoria fluye a través del tubo de derivación líquido-gas 8B para ser despresurizado en el mecanismo de expansión 5 sin fluir hacia el intercambiador de calor líquido-gas del lado del líquido 8L (consulte el punto L' en las Figuras 9 y 10). A continuación, el refrigerante se despresuriza en el mecanismo de expansión 5, y el refrigerante fluye hacia el intercambiador de calor del lado de uso 6 (consulte el punto M' en las Figuras 9 y 10). En el intercambiador de calor del lado de uso 6, a través del intercambio de calor con aire exterior y/o agua mientras que la presión permanece constante, el refrigerante se evapora mientras que el calor tomado del exterior se consume en un cambio de calor latente, por lo que el refrigerante alcanza un estado sobrecalentado por encima de la curva de vapor saturado seco a esta presión. Este refrigerante en un estado sobrecalentado se aspira luego al elemento de compresión de etapa baja 2c a través del tubo de admisión 2a (consulte el punto P' en las Figuras 9 y 10). Esta circulación de refrigerante se repite en el estado de conexión de no uso líquido-gas.
(Control de conmutación del intercambiador de calor líquido-gas)
La unidad de control 99 realiza el mismo control que el control de salida de capacidad objetivo descrito en la Realización 1 anterior, y también realiza el control de conmutación del intercambiador de calor líquido-gas para conmutar entre el estado de conexión de uso líquido-gas antes descrito y el estado de conexión de no uso líquidogas.
En este control de conmutación del intercambiador de calor líquido-gas, la unidad de control 99 conmuta el estado de conexión de la válvula de tres vías líquido-gas 8C de acuerdo con la temperatura detectada por el sensor de temperatura del lado de uso 6T.
En el control de salida de capacidad objetivo descrito anteriormente, la temperatura de evaporación objetivo se establece en base a la temperatura detectada por el sensor de temperatura del lado de uso 6T, pero cuando la temperatura detectada por el sensor de temperatura del lado de uso 6T disminuye y se establece la temperatura de evaporación objetivo para ser incluso más baja, la temperatura del refrigerante descargado aumenta bajo la condición de control de que la presión de descarga objetivo del elemento de compresión de etapa alta 2d no cambie (bajo la condición de que la cantidad de calor radiado requerida debe estar garantizada en el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4). La fiabilidad del elemento de compresión de etapa alta 2d se ve comprometida cuando la temperatura del refrigerante descargado aumenta demasiado de esta manera. Por lo tanto, la unidad de control 99 en la presente memoria realiza un control para llevar el estado de conexión de la válvula de tres vías líquido-gas 8C al estado de conexión de no uso líquido-gas. Por lo tanto, incluso si la temperatura detectada por el sensor de temperatura del lado de uso 6T disminuye y la temperatura de evaporación objetivo se establece para ser incluso más baja, la extensión del aumento en el grado de sobrecalentamiento del refrigerante aspirado por el elemento de compresión de etapa alta 2d se puede minimizar para minimizar el aumento de la temperatura del refrigerante descargado y se puede mantener la cantidad de radiación de calor requerida.
Por otro lado, en el control de salida de capacidad objetivo descrito anteriormente, la temperatura de evaporación objetivo se establece en base a la temperatura detectada por el sensor de temperatura del lado de uso 6T, pero cuando la temperatura detectada por el sensor de temperatura del lado de uso 6T aumenta y la temperatura de evaporación objetivo se establece para ser incluso más alta, la temperatura del refrigerante descargado disminuye bajo la condición de control de que la presión de descarga objetivo del elemento de compresión de etapa alta 2d no cambia (bajo la condición de que la cantidad de calor radiado requerida debe estar garantizada en el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4). En este caso, a veces no será posible suministrar al intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 refrigerante que tenga la cantidad de radiación de calor requerida. En tales casos, la unidad de control 99 es capaz de conmutar el estado de conexión de la válvula de tres vías líquido-gas 8C al estado de conexión de uso líquido-gas, aumentando el grado de sobrecalentamiento del refrigerante aspirado al elemento de compresión de etapa alta 2d, y garantizando la cantidad de radiación de calor requerida en el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4. También hay casos en los que es posible mejorar el coeficiente de rendimiento incluso cuando la cantidad de radiación de calor requerida se puede suministrar de esta manera. En tales casos, la unidad de control 99 es capaz de garantizar la cantidad de radiación de calor requerida y mejorar el coeficiente de rendimiento conmutando el estado de conexión de la válvula de tres vías líquido-gas 8C al estado de conexión de uso líquido-gas, reduciendo la entalpía específica del refrigerante aspirado al mecanismo de expansión 5, y mejorando la capacidad de refrigeración del ciclo de refrigeración. Dado que se puede garantizar que el refrigerante aspirado al elemento de compresión de etapa baja 2c tenga el grado apropiado de sobrecalentamiento, es posible evitar el riesgo de que se produzca una compresión de líquido en el elemento de compresión de etapa baja 2c.
<2-3> Modificación 1
En la realización descrita anteriormente, se describió un ejemplo en el que la unidad de control 99 conmuta el estado de conexión de la válvula de tres vías líquido-gas 8C sobre la base de la temperatura detectada por el sensor de temperatura del lado de uso 6T (sobre la base de la temperatura de evaporación objetivo establecida).
Sin embargo, la presente invención no se limita a este ejemplo; otra posibilidad es usar un circuito de refrigerante 210A que tiene un sensor de temperatura de refrigerante descargado 2T para detectar la temperatura del refrigerante descargado del elemento de compresión de etapa alta 2d, en lugar del sensor de temperatura del lado de uso 6T, como se muestra en la Figura 11, por ejemplo.
Con este sensor de temperatura del refrigerante descargado 2T, un aumento en la temperatura detectada por el sensor de temperatura del lado de uso 6T descrito anteriormente corresponde a una disminución en la temperatura detectada por el sensor de temperatura del refrigerante descargado 2T, y una disminución en la temperatura detectada por el sensor de temperatura del lado de uso 6T descrito anteriormente corresponde a un aumento de la temperatura detectada por el sensor de temperatura del refrigerante descargado 2T. Es decir, si la temperatura detectada por el sensor de temperatura del refrigerante descargado 2T es demasiado alta, no será posible mantener la fiabilidad del elemento de compresión de etapa alta 2d y, por lo tanto, la unidad de control 99 traerá el estado de conexión -de la válvula de tres vías líquido-gas 8C al estado de conexión de no uso líquido-gas, evitando que aumente el grado de sobrecalentamiento del refrigerante aspirado al elemento de compresión de etapa baja 2c. Si la temperatura detectada por el sensor de temperatura del refrigerante descargado 2T disminuye, no será posible suministrar la cantidad de radiación de calor requerida en el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 y, por lo tanto, la unidad de control 99 traerá el estado de conexión de la válvula de tres vías líquido-gas 8C al estado de conexión de uso líquido-gas y aumentar el grado de sobrecalentamiento del refrigerante aspirado al elemento de compresión de etapa baja 2c, garantizando una capacidad. En condiciones en las que el refrigerante aspirado al elemento de compresión de etapa baja 2c tiene una temperatura baja y la temperatura del refrigerante descargado por el elemento de compresión de etapa alta 2d no aumenta excesivamente incluso si se ha elevado el grado de sobrecalentamiento, la unidad de control 99 lleva el estado de conexión de la válvula de tres vías líquidogas 8C al estado de conexión de uso líquido-gas y reduce la entalpía específica del refrigerante alimentado al mecanismo de expansión 5 para mejorar la capacidad de refrigeración del ciclo de refrigeración, aumentando así el coeficiente de rendimiento.
<2-4> Modificación 2
En la realización descrita anteriormente, se describió un ejemplo en el que el estado de conexión de la válvula de tres vías líquido-gas 8C se conmuta para conmutar entre el estado de conexión de uso líquido-gas y el estado de conexión de no uso líquido-gas.
Sin embargo, la presente invención no se limita a este ejemplo; otra posibilidad es hacer que el refrigerante fluya tanto al tubo de derivación líquido-gas 8B como al intercambiador de calor líquido-gas 8L y controlar la relación de caudal de refrigerante de ambos pasos de refrigerante ajustando el estado de conmutación de la válvula de tres vías líquido-gas 8C, por ejemplo.
<2-5> Modificación 3
En la realización descrita anteriormente, se describió un ejemplo de un circuito de refrigerante provisto de la válvula de tres vías líquido-gas 8C.
Sin embargo, la presente invención no se limita a este ejemplo; otra posibilidad es utilizar un circuito de refrigerante que tenga una válvula de encendido/apagado provista al tubo de conexión 73 y una válvula de encendido/apagado también provista al tubo de derivación líquido-gas 8B, en lugar de la válvula de tres vías líquido-gas 8C, por ejemplo. <2-6> Modificación 4
En la realización descrita anteriormente, se describió un ejemplo de un circuito de refrigerante provisto de un solo mecanismo de compresión de dos etapas, en donde el refrigerante se comprime en dos etapas en el elemento de compresión de etapa baja 2c y el elemento de compresión de etapa alta 2d.
Sin embargo, la presente invención no se limita a este ejemplo; otra posibilidad es utilizar un circuito de refrigerante en donde los mecanismos de compresión de dos etapas antes mencionados que realizan la compresión en dos etapas se proporcionan en paralelo entre sí, por ejemplo.
En el circuito de refrigerante, una pluralidad de intercambiadores de calor del lado de uso 6 pueden estar dispuestos en paralelo entre sí. En este caso, se puede utilizar un circuito de refrigerante en el que los mecanismos de expansión están dispuestos inmediatamente delante de los respectivos intercambiadores de calor del lado de uso y los mecanismos de expansión también están dispuestos en paralelo entre sí de modo que la cantidad de refrigerante suministrada a los intercambiadores de calor del lado de uso 6 pueden controlarse.
<2-7> Modificación 5
En la realización descrita anteriormente, se describió un ejemplo en el que el elemento de compresión de etapa baja 2c y el elemento de compresión de etapa alta 2d estaban provistos de ejes de transmisión 21c, 21f y motores de accionamiento del compresor 21b, 21e separados.
Sin embargo, la presente invención no se limita a este ejemplo; otra posibilidad es un circuito de refrigerante 210B que usa un mecanismo de compresión 2 que tiene un eje de transmisión compartido 121c que es un eje de transmisión compartido por el elemento de compresión de etapa baja 2c y el elemento de compresión de etapa alta 2d, en donde un motor de accionamiento de compresor compartido 121b es utilizado para transmitir la fuerza de accionamiento al eje de transmisión compartido 121c, como se muestra en la Figura 12, por ejemplo.
Este mecanismo de compresión 2 tiene una estructura herméticamente sellada en la que el motor de accionamiento del compresor 121b, el eje de transmisión compartido 121c y los elementos de compresión 2c, 2d están alojados dentro de una carcasa 21a. El motor de accionamiento del compresor compartido 121b está vinculado al eje de transmisión compartido 121c. Este eje de transmisión compartido 121c está unido a los dos elementos de compresión 2c, 2d. Es decir, el mecanismo de compresión tiene una denominada estructura de compresión de dos etapas de un solo eje en la que los dos elementos de compresión 2c, 2d están unidos a un único eje de transmisión compartido 121c, y los dos elementos de compresión 2c, 2d son ambos accionados de manera giratoria por el motor de accionamiento del compresor compartido 121b. Los elementos de compresión 2c, 2d son elementos de compresión de desplazamiento positivo de tipo giratorio, de tipo espiral u otro tipo. El elemento de compresión de etapa baja 2c aspira refrigerante desde un tubo de admisión 2a, comprime el refrigerante aspirado y descarga el refrigerante hacia el tubo de refrigerante intermedio 22. El tubo de refrigerante intermedio 22 conecta el lado de descarga del elemento de compresión de etapa baja 2c y el lado de admisión del elemento de compresión de etapa alta 2d a través del enfriador intermedio 7. El elemento de compresión de etapa alta 2d comprime adicionalmente el refrigerante aspirado a través del tubo de refrigerante intermedio 22 y luego descarga el refrigerante al tubo de descarga 2b. En la Figura 12, el tubo de descarga 2b es un tubo de refrigerante para alimentar el refrigerante descargado del mecanismo de compresión 2 al intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4, y el tubo de descarga 2b está provisto de un mecanismo de separación de aceite 41 y un mecanismo de no retorno 42. El mecanismo de separación de aceite 41 es un mecanismo para separar el refrigerante del aceite de refrigeración que acompaña al refrigerante descargado del mecanismo de compresión 2 y devolver el aceite de refrigeración al lado de admisión del mecanismo de compresión 2, y el mecanismo de separación de aceite 41 tiene principalmente un separador de aceite 41a para separar el refrigerante del aceite de refrigeración que acompaña al refrigerante descargado del mecanismo de compresión 2, y un tubo de retorno de aceite 41 b que está conectado al separador de aceite 41a y que devuelve el aceite de refrigeración separado del refrigerante al tubo de admisión 2a del mecanismo de compresión 2. El tubo de retorno de aceite 41b está provisto de un mecanismo de despresurización 41c para despresurizar el aceite de refrigeración que fluye a través del tubo de retorno de aceite 41 b. Se utiliza un tubo capilar como el mecanismo de despresurización 41c. El mecanismo de no retorno 42 es un mecanismo para permitir el flujo de refrigerante desde el lado de descarga del mecanismo de compresión 2 al intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 y bloquear el flujo de refrigerante desde el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 al lado de descarga del mecanismo de compresión 2, y se utiliza una válvula de retención.
Por lo tanto, el mecanismo de compresión 2 tiene dos elementos de compresión 2c, 2d, y el mecanismo de compresión 2 está configurado de modo que el refrigerante descargado del elemento de compresión de primera etapa de estos elementos de compresión 2c, 2d sea comprimido secuencialmente por el elemento de compresión de segunda etapa.
Dado que en la presente memoria se utiliza un mecanismo de compresión de dos etapas de un solo eje, la unidad de control 99 acciona el elemento de compresión de etapa baja 2c y el elemento de compresión de etapa alta 2d mientras que hace que sus fuerzas centrífugas se cancelen entre sí para suprimir vibraciones y/o fluctuaciones en la carga de par, y la unidad de control 99 puede realizar el control de modo que la capacidad operativa del elemento de compresión de etapa baja 2c y la capacidad operativa del elemento de compresión de etapa alta 2d estén equilibradas, y las relaciones de compresión sean iguales en los elementos de etapa baja y etapa alta.
<3> Tercera realización
<3-1> Configuración del aparato de aire acondicionado
La Figura 13 es un diagrama estructural esquemático de un calentador de agua 301, que es un aparato de refrigeración según la tercera realización de la presente invención.
Los componentes de la tercera realización que tienen las mismas especificaciones que las de la primera realización no se describen a continuación.
(Circuito de agua)
El circuito de agua 910 es el circuito de agua de la realización descrita anteriormente, pero además que tiene el mecanismo de ajuste de la relación de caudal 911 dispuesto en un punto intermedio en los tubos de agua intermedios 904, 905. El grado de apertura de este mecanismo de ajuste de la relación de caudal 911 es controlado por la unidad de control 99, y se puede ajustar la relación entre la cantidad de agua que fluye a través de los tubos de agua de la fuente de calor 902, 903 y la cantidad de agua que fluye a través de los tubos de agua intermedios 904, 905.
(Circuito refrigerante)
El circuito de refrigerante 310 es el circuito de refrigerante de la realización descrita anteriormente, pero que además que tiene un circuito economizador 9 y tubos de conexión 73c, 74c, etc., que conectan los otros componentes. El circuito economizador 9 tiene un tubo aguas arriba de ramificación 9a que se ramifica desde un punto de ramificación X entre el tubo de conexión 72 y el tubo de conexión 73c, un mecanismo de expansión de economizador 9e para despresurizar el refrigerante, un tubo de flujo intermedio de ramificación 9b para conducir el refrigerante despresurizado en el mecanismo de expansión de economizador 9e al intercambiador de calor de economizador 20, y un tubo descendente de ramificación 9c para conducir el refrigerante que ha fluido fuera del intercambiador de calor de economizador 20 a un punto convergente Y en el tubo de refrigerante intermedio 22. El tubo de conexión 73c conduce refrigerante a través del intercambiador de calor de economizador 20 hasta un tubo de conexión 75c. Este tubo de conexión 75c está conectado al mecanismo de expansión 5.
Por lo demás, la configuración es la misma que la del calentador de agua 1 de la primera realización descrita anteriormente.
<3-2> Acción del aparato de aire acondicionado
A continuación, se describirá la acción del calentador de agua 301 de la tercera realización usando las Figuras 13, 14 y 15.
La Figura 14 es un gráfico de presión-entalpía que representa el ciclo de refrigeración, y la Figura 15 es un gráfico de temperatura-entropía que representa el ciclo de refrigeración.
(Estado de uso de economizador)
En un estado de uso de economizador, se hace que el refrigerante fluya al circuito economizador 9 ajustando el grado de apertura del mecanismo de expansión de economizador 9e.
En el circuito economizador 9, el refrigerante que se ha ramificado desde el punto de ramificación X y fluido hacia el tubo de ramificación aguas arriba 9a se despresuriza en el mecanismo de expansión de economizador 9e (consulte el punto R en las Figuras 13, 14 y 15), y el refrigerante fluye hacia el intercambiador de calor de economizador 20 a través del tubo de flujo intermedio de ramificación 9b.
En el intercambiador de calor de economizador 20, el intercambio de calor tiene lugar entre el refrigerante que fluye a través del tubo de conexión 73c y el tubo de conexión 75c (consulte el punto X ^ punto Q en las Figuras 13, 14 y 15), y el refrigerante que fluye hacia el intercambiador de calor de economizador 20 a través del tubo de flujo intermedio de ramificación 9b (consulte el punto R ^ punto Y en las Figuras 13, 14 y 15).
En este momento, el refrigerante que fluye a través del tubo de conexión 73c y el tubo de conexión 75c es enfriado por el refrigerante que fluye a través del tubo de flujo intermedio de ramificación 9b, que está siendo despresurizado y reducido de temperatura en el intercambiador de calor de economizador 20, y la entalpía específica disminuye (consulte el punto X ^ punto Q en las Figuras 13, 14 y 15). Por tanto, aumenta el grado de sobreenfriamiento del refrigerante alimentado al mecanismo de expansión 5, por lo que aumenta la capacidad de refrigeración del ciclo de refrigeración y mejora el coeficiente de rendimiento. El refrigerante cuya entalpía específica ha disminuido se despresuriza pasando a través del mecanismo de expansión 5, y el refrigerante fluye hacia el intercambiador de calor del lado de uso 6 (consulte el punto Q ^ punto M en las Figuras 13, 14 y 15). El refrigerante se evapora en el intercambiador de calor del lado de uso 6, y el refrigerante se aspira al elemento de compresión de etapa baja 2c (consulte el punto M ^ punto A en las Figuras 13, 14 y 15). El refrigerante aspirado al elemento de compresión de etapa baja 2c se comprime y aumenta de temperatura, creando un estado en el que el refrigerante aumentado de presión a una presión intermedia fluye a través del tubo de refrigerante intermedio 22.
Cuando el refrigerante que fluye a través del tubo de refrigerante intermedio 22 pasa a través del enfriador intermedio 7, el refrigerante irradia calor al calentar el agua que fluye a través de los tubos de agua intermedios 904, 905, y la temperatura del refrigerante disminuye (consulte el punto B ^ punto S en las Figuras 13, 14 y 15).
El refrigerante que fluye hacia el intercambiador de calor de economizador 20 a través del tubo de flujo intermedio de ramificación 9b es calentado por el refrigerante que fluye a través del tubo de conexión 73c y el tubo de conexión 75c, por lo que la sequedad del refrigerante mejora (consulte el punto R ^ punto Y en las Figuras 13, 14 y 15). Por lo tanto, el refrigerante que ha pasado a través del circuito economizador 9 (consulte el punto Y en las Figuras 13, 14 y 15) se mezcla con el refrigerante que se ha enfriado en el enfriador intermedio 7 mientras que fluye a través del tubo de refrigerante intermedio 22 (consulte el punto S en las Figuras 13, 14 y 15) en el punto convergente Y en el tubo de refrigerante intermedio 22 descrito anteriormente, la temperatura del refrigerante disminuye mientras que se mantiene la presión intermedia, el grado de sobrecalentamiento del refrigerante descargado del elemento de compresión de etapa baja 2c se reduce y el refrigerante se aspira al elemento de compresión de etapa alta 2d (consulte los puntos Y, S y C en las Figuras 13, 14 y 15). La temperatura del refrigerante aspirado al elemento de compresión de etapa alta 2d disminuye de ese modo y, por lo tanto, es posible evitar que la temperatura del refrigerante descargado del elemento de compresión de etapa alta 2d aumente excesivamente. La densidad del refrigerante también aumenta debido a la disminución de la temperatura del refrigerante aspirado al elemento de compresión de etapa alta 2d, y la cantidad de refrigerante que circula a través del intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 aumenta por el refrigerante inyectado a través del circuito economizador 9; por lo tanto, la capacidad de suministrar refrigerante al intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 puede mejorarse en gran medida.
En el estado de uso de economizador, se repite esta forma de circulación de refrigerante.
(Estado de no uso de economizador)
En el estado de no uso de economizador, el mecanismo de expansión de economizador 9e en el circuito economizador 9 se lleva a un estado completamente cerrado. De este modo surge un estado en el que cesa el flujo de refrigerante en el tubo de flujo intermedio de ramificación 9b y el intercambiador de calor de economizador 20 no funciona (consulte los puntos Q', M' y D' en las Figuras 13, 14 y 15).
Los efectos de enfriamiento del refrigerante que fluye a través del tubo de refrigerante intermedio 22 cesan por lo tanto, la temperatura del refrigerante descargado del elemento de compresión de etapa alta 2d aumenta por lo tanto, y es posible cumplir con una alta temperatura de salida de agua solicitada por el usuario.
(Control de conmutación de economizador)
La unidad de control 99 realiza el mismo control que el control de salida de capacidad objetivo descrito en la Realización 1 descrita anteriormente, y realiza el control de conmutación de economizador para conmutar entre el estado de uso de economizador y el estado de no uso de economizador descrito anteriormente.
En este control de conmutación de economizador, la unidad de control 99 controla el grado de apertura del mecanismo de expansión de economizador 9e de acuerdo con la temperatura detectada por el sensor de temperatura del lado de uso 6T.
En el control de salida de capacidad objetivo descrito anteriormente, la temperatura de evaporación objetivo se establece en débase a la temperatura detectada por el sensor de temperatura del lado de uso 6T, pero cuando la temperatura detectada por el sensor de temperatura del lado de uso 6T disminuye y se establece la temperatura de evaporación objetivo para ser incluso más baja, la temperatura del refrigerante descargado aumenta bajo la condición de control de que la presión de descarga objetivo del elemento de compresión de etapa alta 2d no cambie (bajo la condición de que la cantidad de calor radiado requerida debe estar garantizada en el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4). La fiabilidad del elemento de compresión de etapa alta 2d se ve comprometida cuando la temperatura del refrigerante descargado aumenta demasiado de esta manera. Por lo tanto, la unidad de control 99 de la presente memoria realiza un control para crear el estado de uso de economizador, en donde el intercambiador de calor de economizador 20 se hace funcionar abriendo el mecanismo de expansión de economizador 9e y haciendo que el refrigerante fluya al circuito economizador 9. Por lo tanto, incluso si la temperatura detectada por el sensor de temperatura del lado de uso 6T disminuye y la temperatura de evaporación objetivo se establece para ser incluso más baja, el grado de aumento en la temperatura del refrigerante aspirado por el elemento de compresión de etapa alta 2d se puede minimizar para minimizar el aumento de la temperatura del refrigerante descargado y se puede mantener la cantidad de radiación de calor requerida.
Por otro lado, en el control de salida de capacidad objetivo descrito anteriormente, la temperatura de evaporación objetivo se establece en base a la temperatura detectada por el sensor de temperatura del lado de uso 6T, pero cuando la temperatura detectada por el sensor de temperatura del lado de uso 6T aumenta y la temperatura de evaporación objetivo se establece para ser incluso más alta, la temperatura del refrigerante descargado disminuye bajo la condición de control de que la presión de descarga objetivo del elemento de compresión de etapa alta 2d no cambia (bajo la condición de que la cantidad de calor radiado requerida debe estar garantizada en el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4). En este caso, a veces no será posible suministrar al intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 refrigerante que tenga la cantidad de radiación de calor requerida. En tales casos, la unidad de control 99 es capaz de crear el estado de no uso del economizador en el que el mecanismo de expansión de economizador 9e está completamente cerrado, asegurando que el grado de sobrecalentamiento del refrigerante aspirado por el elemento de compresión de etapa alta 2d no se reduzca, y garantizar la cantidad de radiación de calor requerida en el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4. También hay casos en los que es posible mejorar el coeficiente de rendimiento incluso cuando la cantidad de radiación de calor requerida se puede suministrar de esta manera. En tales casos, la unidad de control 99 es capaz de garantizar la cantidad de radiación de calor requerida y mejorar el coeficiente de rendimiento abriendo el mecanismo de expansión de economizador 9e para crear el estado de uso de economizador, reduciendo la entalpía específica del refrigerante aspirado al mecanismo de expansión 5, y mejorando la capacidad de refrigeración del ciclo de refrigeración.
<3-3> Modificación 1
En la realización descrita anteriormente, se describió un ejemplo en el que la unidad de control 99 conmuta el grado de apertura del mecanismo de expansión de economizador 9e sobre la base de la temperatura detectada por el sensor de temperatura del lado de uso 6T (sobre la base de la temperatura de evaporación objetivo establecida). Sin embargo, la presente invención no se limita a este ejemplo; otra posibilidad es usar un circuito de refrigerante 310A que tiene un sensor de temperatura de refrigerante descargado 2T para detectar la temperatura del refrigerante descargado del elemento de compresión de etapa alta 2d, en lugar del sensor de temperatura del lado de uso 6T, como se muestra en la Figura 16, por ejemplo.
Con este sensor de temperatura del refrigerante descargado 2T, un aumento en la temperatura detectada por el sensor de temperatura del lado de uso 6T descrito anteriormente corresponde a una disminución en la temperatura detectada por el sensor de temperatura del refrigerante descargado 2T, y una disminución en la temperatura detectada por el sensor de temperatura del lado de uso 6T descrito anteriormente corresponde a un aumento de la temperatura detectada por el sensor de temperatura del refrigerante descargado 2T. Es decir, si la temperatura detectada por el sensor de temperatura del refrigerante descargado 2T es demasiado alta, no será posible mantener la fiabilidad del elemento de compresión de etapa alta 2d y, por lo tanto, la unidad de control 99 aumentará el grado de apertura del mecanismo de expansión de economizador 9e para producir el estado de uso de economizador, evitando que la temperatura del refrigerante descargado del elemento de compresión de etapa alta 2d aumente excesivamente al reducir el grado de sobrecalentamiento del refrigerante aspirado al elemento de compresión de etapa baja 2c. Si la temperatura detectada por el sensor de temperatura del refrigerante descargado 2T disminuye, no será posible suministrar la cantidad de radiación de calor requerida en el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 y, por lo tanto, la unidad de control 99 cerrará completamente el mecanismo de expansión de economizador 9e para provocar el estado de no uso del economizador y garantizar una capacidad sin reducir el grado de sobrecalentamiento del refrigerante aspirado al elemento de compresión de etapa alta 2d. En condiciones en las que el refrigerante aspirado al elemento de compresión de etapa alta 2d tiene una temperatura baja y la temperatura del refrigerante descargado por el elemento de compresión de etapa alta 2d no aumenta excesivamente incluso si se ha elevado el grado de sobrecalentamiento, la unidad de control 99 aumenta el grado de apertura del mecanismo de expansión de economizador 9e para provocar el estado de uso del economizador y reduce la entalpía específica del refrigerante alimentado al mecanismo de expansión 5 para mejorar la capacidad de refrigeración del ciclo de refrigeración, aumentando así el coeficiente de rendimiento.
<3-4> Modificación 2
En la realización descrita anteriormente, se describió un ejemplo en el que el grado de apertura del mecanismo de expansión de economizador 9e se ajusta para conmutar entre el estado de uso del economizador y el estado de no uso del economizador.
Sin embargo, la presente invención no se limita a este ejemplo; otra posibilidad es controlar la relación de caudal de los refrigerantes que fluyen hacia el circuito economizador 9 y los tubos de conexión 73c, 75c ajustando el grado de apertura de la válvula del mecanismo de expansión de economizador 9e, por ejemplo.
<3-5> Modificación 3
En la realización descrita anteriormente, se describió un ejemplo de un circuito de refrigerante provisto de un solo mecanismo de compresión de dos etapas, en donde el refrigerante se comprime en dos etapas en el elemento de compresión de etapa baja 2c y el elemento de compresión de etapa alta 2d.
Sin embargo, la presente invención no se limita a este ejemplo; otra posibilidad es utilizar un circuito de refrigerante en donde los mecanismos de compresión de dos etapas antes mencionados que realizan la compresión en dos etapas se proporcionan en paralelo entre sí, por ejemplo.
En el circuito de refrigerante, una pluralidad de intercambiadores de calor del lado de uso 6 pueden estar dispuestos en paralelo entre sí. En este caso, se puede utilizar un circuito de refrigerante en el que los mecanismos de expansión están dispuestos inmediatamente delante de los respectivos intercambiadores de calor del lado de uso y los mecanismos de expansión también están dispuestos en paralelo entre sí de modo que puede controlarse la cantidad de refrigerante suministrada a los intercambiadores de calor del lado de uso 6.
<3-6> Modificación 4
En la realización descrita anteriormente, se describió un ejemplo en el que el elemento de compresión de etapa baja 2c y el elemento de compresión de etapa alta 2d estaban provistos de los ejes de transmisión separados 21c, 21f y los motores de accionamiento de compresor 21b, 21e.
Sin embargo, la presente invención no se limita a este ejemplo; otra posibilidad es un circuito de refrigerante 310B que usa un mecanismo de compresión 2 que tiene un eje de transmisión compartido 121c que es un eje de transmisión compartido por el elemento de compresión de etapa baja 2c y el elemento de compresión de etapa alta 2d, en donde un motor de accionamiento de compresor compartido 121b es utilizado para transmitir la fuerza de accionamiento al eje de transmisión compartido 121c, como se muestra en la Figura 17, por ejemplo.
Este mecanismo de compresión 2 tiene una estructura herméticamente sellada en la que el motor de accionamiento de compresor 121b, el eje de transmisión compartido 121c y los elementos de compresión 2c, 2d están alojados dentro de una carcasa 21a. El motor de accionamiento de compresor compartido 121b está unido al eje de transmisión compartido 121c. Este eje de transmisión compartido 121c está unido a los dos elementos de compresión 2c, 2d. Es decir, el mecanismo de compresión tiene una denominada estructura de compresión de dos etapas de un solo eje en la que los dos elementos de compresión 2c, 2d están unidos a un único eje de transmisión compartido 121c, y los dos elementos de compresión 2c, 2d son ambos accionados de manera giratoria por el motor de accionamiento de compresor compartido 121b. Los elementos de compresión 2c, 2d son elementos de compresión de desplazamiento positivo de tipo giratorio, de tipo espiral u otro tipo. El elemento de compresión de etapa baja 2c aspira el refrigerante desde un tubo de admisión 2a, comprime el refrigerante aspirado y descarga el refrigerante hacia el tubo de refrigerante intermedio 22. El tubo de refrigerante intermedio 22 conecta el lado de descarga del elemento de compresión de etapa baja 2c y el lado de admisión del elemento de compresión de etapa alta 2d a través del enfriador intermedio 7. El elemento de compresión de etapa alta 2d comprime adicionalmente el refrigerante aspirado a través del tubo de refrigerante intermedio 22 y luego descarga el refrigerante al tubo de descarga 2b. En la Figura 17, el tubo de descarga 2b es un tubo de refrigerante para alimentar el refrigerante descargado del mecanismo de compresión 2 al intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4, y el tubo de descarga 2b está provisto de un mecanismo de separación de aceite 41 y un mecanismo de no retorno 42. El mecanismo de separación de aceite 41 es un mecanismo para separar el refrigerante del aceite de refrigeración que acompaña al refrigerante descargado del mecanismo de compresión 2 y devolver el aceite de refrigeración al lado de admisión del mecanismo de compresión 2, y el mecanismo de separación de aceite 41 tiene principalmente un separador de aceite 41a para separar el refrigerante del aceite de refrigeración que acompaña al refrigerante descargado del mecanismo de compresión 2, y un tubo de retorno de aceite 41 b que está conectado al separador de aceite 41a y que devuelve el aceite de refrigeración separado del refrigerante al tubo de admisión 2a del mecanismo de compresión 2. El tubo de retorno de aceite 41b está provisto de un mecanismo de despresurización m 41c para despresurizar el aceite de refrigeración que fluye a través del tubo de retorno de aceite 41 b. Se utiliza un tubo capilar como mecanismo de despresurización 41c. El mecanismo de no retorno 42 es un mecanismo para permitir el flujo de refrigerante desde el lado de descarga del mecanismo de compresión 2 al intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 y bloquear el flujo de refrigerante desde el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 al lado de descarga del mecanismo de compresión 2, y se utiliza una válvula de retención.
Por lo tanto, el mecanismo de compresión 2 tiene los dos elementos de compresión 2c, 2d, y el mecanismo de compresión 2 está configurado de modo que el refrigerante descargado del elemento de compresión de primera etapa de estos elementos de compresión 2c, 2d sea comprimido secuencialmente por el elemento de compresión de segunda etapa.
Dado que en la presente memoria se utiliza un mecanismo de compresión de dos etapas de un solo eje, la unidad de control 99 acciona el elemento de compresión de etapa baja 2c y el elemento de compresión de etapa alta 2d mientras que hace que sus fuerzas centrífugas se cancelen entre sí para suprimir vibraciones y/o fluctuaciones en la carga de par, y la unidad de control 99 puede realizar el control de modo que la capacidad operativa del elemento de compresión de etapa baja 2c y la capacidad operativa del elemento de compresión de etapa alta 2d estén equilibradas, y las relaciones de compresión sean iguales en los elementos de etapa baja y etapa alta.
<4> Cuarta realización
<4-1> Configuración del aparato de aire acondicionado
La Figura 18 es un diagrama estructural esquemático de un calentador de agua 401, que es un aparato de refrigeración según la cuarta realización de la presente invención.
Los componentes de la cuarta realización que tienen las mismas características específicas que los de la primera realización no se describen en la presente memoria.
(Circuito de agua)
El circuito de agua 910 es el circuito de agua de la realización descrita anteriormente, pero además que tiene el mecanismo de ajuste de la relación de caudal 911 dispuesto en un punto intermedio en los tubos de agua intermedios 904, 905. El grado de apertura de este mecanismo de ajuste de la relación de caudal 911 es controlado por la unidad de control 99, y se puede ajustar la relación entre la cantidad de agua que fluye a través de los tubos de agua de la fuente de calor 902, 903 y la cantidad de agua que fluye a través de los tubos de agua intermedios 904, 905.
(Circuito refrigerante)
El circuito de refrigerante 410 es el circuito de refrigerante de la realización descrita anteriormente, pero además que tiene el intercambiador de calor líquido-gas 8, una válvula de tres vías de conmutación 28C, el tubo de derivación líquido-gas 8B, el circuito economizador 9 y tubos de conexión 74g, 75g, etc. conectando estos componentes.
El intercambiador de calor líquido-gas 8 tiene un intercambiador de calor líquido-gas del lado del líquido 8L a través del cual pasa el refrigerante que fluye desde el tubo de conexión 73 al tubo de conexión 74, y un intercambiador de calor líquido-gas del lado del gas 8G a través del cual pasa el refrigerante que fluye desde el tubo de conexión 77 al tubo de admisión 2a. El intercambiador de calor líquido-gas 8 realiza un intercambio de calor entre el refrigerante que fluye a través del intercambiador de calor líquido-gas del lado del líquido 8L y el refrigerante que fluye a través del intercambiador de calor líquido-gas del lado del gas 8G. Aunque la descripción utiliza palabras tales como intercambiador de calor 8 "líquido"-gas del lado del "líquido", el refrigerante que pasa a través del intercambiador de calor líquido-gas del lado del líquido 8L no se limita a un estado líquido, y puede ser refrigerante en un estado supercrítico, por ejemplo. El refrigerante que fluye a través del intercambiador de calor líquido-gas del lado del gas 8G tampoco se limita al refrigerante en estado de gas, y al refrigerante en la medida que la humedad puede fluir, por ejemplo. Se proporciona un mecanismo de expansión 95e en un punto intermedio del tubo de conexión 74.
El tubo de derivación de líquido-gas 8B conecta un puerto de conmutación de la válvula de conmutación de tres vías 28C conectado al tubo de conexión 73, que está en el lado aguas arriba del intercambiador de calor líquido-gas del lado del líquido 8L, y un extremo de la conexión tubo 74 que se extiende aguas abajo del intercambiador de calor líquido-gas del lado del líquido 8L.
La válvula de conmutación de tres vías 28C puede conmutar entre un estado líquido-gas en el que el tubo de conexión 72 que se extiende desde el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 está conectado al tubo de conexión 73 que se extiende desde el intercambiador de calor líquido-gas del lado del líquido 8L, y un estado de economizador en el que el tubo de conexión 72 que se extiende desde el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 no está conectado al tubo de conexión 73 que se extiende desde el intercambiador de calor líquidogas del lado del líquido 8L, sino que está conectado al tubo de derivación de líquido-gas 8B. Cerrando completamente el mecanismo de expansión de economizador 9e en el estado de economizador, puede producirse un estado de no uso de función dual en el que no se utilizan ni el circuito economizador 9 ni el intercambiador de calor líquido-gas 8.
El circuito economizador 9 tiene un tubo aguas arriba de ramificación 9a que se ramifica desde un punto de ramificación X entre el tubo de derivación líquido-gas 8B y el tubo de conexión 74g, un mecanismo de expansión de economizador 9e para despresurizar el refrigerante, un tubo de flujo intermedio de ramificación 9b para conducir el refrigerante despresurizado en el mecanismo de expansión de economizador 9e al intercambiador de calor de economizador 20, y un tubo aguas abajo de ramificación 9c para conducir el refrigerante que ha fluido fuera del intercambiador de calor de economizador 20 a un punto convergente Y en el tubo de refrigerante intermedio 22. El tubo de conexión 74g conduce el refrigerante a través del intercambiador de calor de economizador 20 hasta un tubo de conexión 75g. Este tubo de conexión 75g está conectado al mecanismo de expansión 5.
El refrigerante que ha pasado a través del intercambiador de calor líquido-gas del lado del líquido 8L y el refrigerante que ha pasado a través del intercambiador de calor de economizador 20 se mezclan entre sí en un punto convergente L y fluyen hacia el intercambiador de calor del lado de uso 6 a través del tubo de conexión 76.
La unidad de control 99 puede cambiar entre el estado de economizador, el estado de líquido-gas y la etapa de no uso de función dual ajustando el estado de conexión de la válvula de conmutación de tres vías 28C y el grado de apertura del mecanismo de expansión de economizador 9e.
Por lo demás, la configuración tiene las mismas características específicas que las descritas en el calentador de agua 1 descrito anteriormente de la primera realización, el calentador de agua 201 de la segunda realización y/o el calentador de agua 301 de la tercera realización.
<4-2> Acción del aparato de aire acondicionado
A continuación, se describirá la acción del calentador de agua 401 de la cuarta realización usando las Figuras 18, 19 y 20.
La Figura 19 es un gráfico de presión-entalpía que representa el ciclo de refrigeración, y la Figura 20 es un gráfico de temperatura-entropía que representa el ciclo de refrigeración.
Entre la entalpía específica en el punto Q en el estado de economizador y la entalpía específica en el punto T en el estado líquido-gas, el que tenga el mayor valor cambia dependiendo del grado de apertura del mecanismo de expansión 5 y/o el mecanismo de expansión 95e, y estas entalpías específicas, por lo tanto, no se limitan a los ejemplos mostrados en las Figuras 19 y 20.
(Estado de economizador)
En el estado de economizador, la unidad de control 99 conmuta el estado de conexión de la válvula de conmutación de tres vías 28C de modo que el refrigerante no fluya al tubo de conexión 73 sino que el refrigerante fluya al tubo de derivación líquido-gas 8B, aumenta el grado de apertura del mecanismo de expansión de economizador 9e, y realiza el ciclo de refrigeración de modo que el refrigerante fluya al circuito economizador 9. Aquí se realiza el mismo ciclo de refrigeración que en el estado de uso de economizador en la Realización 3 descrito anteriormente, como se muestra en los puntos A, B, C, D, K, X, R, Y, Q, L y P en las Figuras 18,19 y 20.
La entalpía específica del refrigerante que fluye a través del tubo de conexión 75g hacia el mecanismo de expansión 5 en la presente memoria puede reducirse mediante intercambio de calor en el intercambiador de calor de economizador 20, y la capacidad de refrigeración del ciclo de refrigeración puede mejorarse para llevar el coeficiente de rendimiento a un valor satisfactorio. Además, el grado de sobrecalentamiento del refrigerante aspirado al elemento de compresión de etapa alta 2d puede reducirse aún más si el refrigerante que pasa a través del circuito economizador 9 y que se mezcla en el punto convergente Y del tubo de refrigerante intermedio 22, en lugar de hacerlo por el enfriador intermedio 7 solo, la densidad del refrigerante aspirado al elemento de compresión 2d se puede elevar para mejorar la eficacia de la compresión, y se pueden evitar aumentos anormales en la temperatura del refrigerante descargado. En este momento, la inyección en el tubo de refrigerante intermedio 22 a través del circuito economizador 9 hace posible aumentar la cantidad de refrigerante suministrada al intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 y también aumentar la cantidad de calor suministrado.
(Estado líquido-gas)
En el estado líquido-gas, la unidad de control 99 conmuta el estado de conexión de la válvula de conmutación de tres vías 28C de modo que el refrigerante no fluya hacia el tubo de derivación líquido-gas 8B, sino que fluya hacia el tubo de conexión 73, y realice un ciclo de refrigeración que hace funcionar el intercambiador de calor líquido-gas 8. Aquí se realiza el mismo ciclo de refrigeración que en el estado de conexión de uso líquido-gas en la Realización 2 descrito anteriormente, como se muestra en los puntos A, B, C', D, K, T, L' y P' en las Figuras 18, 19 y 20.
Aquí se puede reducir la entalpía específica del refrigerante que fluye hacia el mecanismo de expansión 95e; por lo tanto, la capacidad de refrigeración en el ciclo de refrigeración se puede mejorar para llevar el coeficiente de rendimiento a un valor satisfactorio, se puede garantizar un grado de sobrecalentamiento en el refrigerante aspirado al elemento de compresión de etapa baja 2c para evitar la compresión del líquido y la temperatura de descarga puede aumentarse para garantizar la cantidad de calor requerida en el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4.
(Estado de no uso de función dual)
En el estado de no uso de función dual, la unidad de control 99 conmuta el estado de conexión de la válvula de conmutación de tres vías 28C de modo que el refrigerante no fluya hacia el tubo de conexión 73 sino que fluya hacia el tubo de derivación líquido-gas 8B, cierra completamente el mecanismo de expansión de economizador 9e y realiza el ciclo de refrigeración de modo que no se utilizan ni el circuito economizador 9 ni el intercambiador de calor líquido-gas 8. Aquí se realiza un ciclo de refrigeración simple, como se muestra en los puntos A, B, C, D", K, X, Q", L" y P en las Figuras 18, 19 y 20.
Dado que aquí se puede aumentar la temperatura del refrigerante descargado del elemento de compresión de etapa alta 2d, es posible suministrar la cantidad de calor requerida incluso en los casos en los que la cantidad de calor radiado requerida en el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 ha aumentado.
(Control de conmutación de estado de economizador, estado líquido-gas y estado de no uso de función dual) La unidad de control 99 realiza un control para conmutar los estados descritos anteriormente de manera que la primera prioridad es que la temperatura del refrigerante descargado esté dentro de un rango que no aumente anormalmente y la presión del refrigerante descargado sea una presión igual o menor que la capacidad de presión del elemento de compresión de etapa baja 2c y el elemento de compresión de etapa alta 2d, la segunda prioridad es que se alcance la temperatura del agua de salida y la cantidad de agua de salida solicitada por el usuario, y la tercera prioridad es que la eficiencia operativa sea satisfactoria (que se pueda establecer un equilibrio apropiado entre mejorar el coeficiente de rendimiento y aumentar la eficiencia de compresión).
Es decir, en los casos en los que la cantidad de calor irradiado del refrigerante en el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 es insuficiente, el control se realiza de manera que el estado líquido-gas entra en vigor si la temperatura de descarga está dentro de un rango de no aumento anormalmente, y el estado de no uso de función dual entra en vigor si se evita un aumento anormal en la temperatura de descarga. En los casos en los que la cantidad de radiación de calor en el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 es suficiente, el estado de economizador entra en vigor, el grado de apertura del mecanismo de expansión de economizador 9e se controla, el grado de apertura de la válvula aumenta dentro de un margen por el cual se puede suministrar la cantidad de radiación de calor requerida en el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4, el coeficiente de rendimiento se lleva a un valor satisfactorio mejorando la capacidad de refrigeración del ciclo de refrigeración, y se realiza un control para aumentar la cantidad de calor suministrada aumentando la cantidad de refrigerante que se puede suministrar al intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4.
La cantidad de radiación de calor en la presente memoria es determinada por la unidad de control 99 en base a la temperatura detectada por el sensor de temperatura del agua 910T, así como la temperatura del agua de salida y la cantidad de agua de salida requerida por el usuario. La unidad de control 99 determina si la temperatura de descarga ha aumentado anormalmente o no en base a (la temperatura de evaporación establecida correspondiente a) la temperatura detectada por el sensor de temperatura del lado de uso 6T.
<4-3> Modificación 1
En la realización descrita anteriormente, se describió un ejemplo de un caso en el que la unidad de control 99 realiza un control para conmutar entre el estado de economizador, el estado líquido-gas y el estado de no uso de función dual.
Sin embargo, la presente invención no se limita a este ejemplo; otra posibilidad es permitir el uso de un estado de uso dual en el que se usa el circuito economizador 9 mientras que se usa también el intercambiador de calor líquidogas 8, por ejemplo.
Con las condiciones previas de que la temperatura del refrigerante descargado del elemento de compresión de etapa alta 2d esté dentro de un rango que no aumente anormalmente, la presión del refrigerante descargado será una igual o menor que la capacidad de presión del elemento de compresión de etapa baja 2c y -del elemento de compresión de etapa alta 2d, y es posible suministrar la temperatura del agua de salida y la cantidad de agua de salida solicitada por el usuario, por ejemplo, la unidad de control 99 en la presente memoria puede controlar la relación entre el caudal de refrigerante que fluye a través del circuito economizador 9 y el caudal del intercambiador de calor líquido-gas 8L mientras que el refrigerante fluye simultáneamente tanto al circuito economizador 9 como al intercambiador de calor líquido-gas 8L, en lugar de simplemente conmutar alternativamente el estado de conexión de la válvula de conmutación de tres vías 28C, de modo que la eficiencia operativa se puede hacer satisfactoria (se puede establecer un equilibrio apropiado entre mejorar el coeficiente de rendimiento y aumentar la eficiencia de compresión). La configuración que puede ajustar la relación en la presente memoria no se limita a la válvula de conmutación de tres vías 28C, y puede proporcionarse un mecanismo de expansión inmediatamente antes del intercambiador de calor líquido-gas 8L para realizar el control de la relación de caudal, por ejemplo.
Para la relación entre el caudal en el circuito economizador 9 y el caudal en el intercambiador de calor líquido-gas 8, la unidad de control 99 asegura en la presente memoria que la temperatura del refrigerante descargado del elemento de compresión de etapa alta 2d está dentro de un rango de no aumentando anormalmente (en condiciones tales como que la temperatura del refrigerante descargado del elemento de compresión de etapa alta 2d sea igual o menor que una temperatura predeterminada) cuando la temperatura de evaporación objetivo se establece en base a la temperatura detectada por el sensor de temperatura del lado de uso 6T, y también que la presión del refrigerante descargado es igual o menor que la capacidad de presión del elemento de compresión de etapa baja 2c y del elemento de compresión de etapa alta 2d; y la unidad de control 99 calcula una cantidad de calor suficiente para garantizar la temperatura del agua de salida y la cantidad de agua de salida solicitada por el usuario.
Suponiendo que el caudal del circuito economizador 9 es cero, por ejemplo, la unidad de control 99 calcula entonces un caudal del intercambiador de calor líquido-gas 8L necesario para garantizar una cantidad de calor irradiado, por lo que se pueden evitar aumentos anormales en la temperatura del refrigerante descargado a la temperatura de evaporación objetivo, y la presión de descarga es igual o menor que una presión predeterminada correspondiente a la capacidad de presión del elemento de compresión de etapa baja 2c y del elemento de compresión de etapa alta 2d. A continuación, mientras que se reduce este caudal calculado en el intercambiador de calor líquido-gas 8L y asumiendo que ha fluido refrigerante equivalente al caudal reducido al circuito economizador 9, la unidad de control 99 controla la relación de caudal de modo que las respectivas relaciones de compresión del elemento de compresión de etapa baja 2c y del elemento de compresión de etapa alta 2d están dentro de un rango predeterminado y el coeficiente de rendimiento está dentro de un rango predeterminado, mientras que se tiene en cuenta la disminución de la capacidad de refrigeración resultante del aumento de la entalpía específica que acompaña la disminución del caudal del intercambiador de calor líquido-gas 8, el aumento de la capacidad de refrigeración resultante de la disminución de la entalpía específica que acompaña al aumento del caudal del circuito economizador 9, el aumento de la relación de compresión del mecanismo de compresión resultante de la alta presión creciente para garantizar la cantidad de radiación de calor aumentando el caudal del circuito economizador 9 y el aumento de la cantidad de calor suministrado que acompaña al aumento de la densidad del refrigerante suministrado al intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 resultante del aumento del caudal del circuito economizador 9.
Por ejemplo, en este control de caudal por la unidad de control 99, una presión intermedia a la que la relación de compresión del elemento de compresión de etapa baja 2c y la relación de compresión del elemento de compresión de etapa alta 2d son iguales se puede calcular como la presión intermedia para minimizar el trabajo de compresión, y el mecanismo de expansión de economizador 9e puede controlarse de modo que el grado de despresurización en el mecanismo de expansión de economizador 9e produzca esta presión intermedia (y presiones dentro de un rango predeterminado de esta presión intermedia), después de lo cual la relación de caudal en la válvula de conmutación de tres vías 28C puede ajustarse de modo que el coeficiente de rendimiento sea satisfactorio.
<4-4> Modificación 2
En la realización descrita anteriormente, se describió un ejemplo en el que la unidad de control 99 conmuta el grado de apertura de la válvula de conmutación de tres vías 28C y/o el mecanismo de expansión de economizador 9e sobre la base de la temperatura detectada por el sensor de temperatura del lado de uso 6T (sobre la base de la temperatura de evaporación objetivo establecida).
Sin embargo, la presente invención no se limita a este ejemplo; otra posibilidad es usar un circuito de refrigerante 410A que tiene un sensor de temperatura de refrigerante descargado 2T para detectar la temperatura del refrigerante descargado del elemento de compresión de etapa alta 2d, en lugar del sensor de temperatura del lado de uso 6T, como se muestra en la Figura 21, por ejemplo.
Con este sensor de temperatura del refrigerante descargado 2T, un aumento en la temperatura detectada por el sensor de temperatura del lado de uso 6T descrito anteriormente corresponde a una disminución en la temperatura detectada por el sensor de temperatura del refrigerante descargado 2T, y una disminución en la temperatura detectada por el sensor de temperatura del lado de uso 6T descrito anteriormente corresponde a un aumento de la temperatura detectada por el sensor de temperatura del refrigerante descargado 2T.
<4-5> Modificación 3
En la realización descrita anteriormente, se describió un ejemplo de un caso en el que el estado de conexión de la válvula de conmutación de tres vías 28C se conmuta para conmutar entre el estado líquido-gas, el estado economizador y el estado de no uso de función dual.
Sin embargo, la presente invención no se limita a este ejemplo; otra posibilidad es usar un circuito de refrigerante que tenga una válvula de encendido/apagado provista al tubo de conexión 73g y una válvula de encendido/apagado también provista al tubo de conexión 73, en lugar de la válvula de conmutación de tres vías 28C, por ejemplo.
<4-6> Modificación 4
En la realización descrita anteriormente, se describió un ejemplo de un circuito de refrigerante 410 provisto tanto de un mecanismo de expansión 5 como de un mecanismo de expansión 95e.
Sin embargo, la presente invención no se limita a este ejemplo; otra posibilidad es usar un circuito de refrigerante 410B que tiene un mecanismo de expansión de doble uso 405B que puede usarse tanto en control durante el estado de economizador como en control durante el estado líquido-gas, como se muestra en la Figura 22, por ejemplo. Este mecanismo de expansión de doble uso 405B se proporciona en un punto intermedio en un tubo de conexión 76g que se extiende desde el punto convergente L hasta el intercambiador de calor del lado de uso 6.
En este caso, el número de mecanismos de expansión se puede reducir a menos que el del circuito de refrigerante 410 en la cuarta realización descrita anteriormente.
<4-7> Modificación 5
En la realización descrita anteriormente, se describió un ejemplo de un circuito de refrigerante 410 en el que el punto de ramificación X que se ramifica en el circuito economizador 9 es desviado por el intercambiador de calor líquidogas 8.
Sin embargo, la presente invención no se limita a este ejemplo; otra posibilidad es utilizar un circuito de refrigerante 410C en el que el punto de ramificación X que se ramifica en el circuito economizador 9 se proporciona entre un mecanismo de expansión de doble uso 405C y un punto convergente V entre el tubo de conexión 74 y el tubo de derivación líquido-gas 8B que se extiende desde la válvula de tres vías líquido-gas 8C para conmutar entre el estado líquido-gas y el estado economizador, como se muestra en la Figura 23, por ejemplo.
<4-8> Modificación 6
Además, otra posibilidad es utilizar un circuito de refrigerante 410D en el que el punto de ramificación X que se ramifica en el circuito economizador 9 está previsto entre la válvula de tres vías líquido-gas 8C y el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4, como se muestra en la Figura 24.
En este circuito de refrigerante 410D, la conexión en la válvula de tres vías líquido-gas 8C se conmuta entre conducir al tubo de conexión 73 y conducir al tubo de derivación líquido-gas 8B. El refrigerante que ha pasado a través del intercambiador de calor líquido-gas 8L pasa luego a través del tubo de conexión 74 y se mezcla en el punto de convergencia L con el tubo de derivación líquido-gas 8B. El tubo de conexión 76g y un mecanismo de expansión de doble uso 405D se proporcionan entre este punto convergente L y el intercambiador de calor del lado de uso 6.
<4-9> Modificación 7
En la realización descrita anteriormente, se describió un ejemplo de un circuito de refrigerante provisto de un solo mecanismo de compresión de dos etapas, en donde el refrigerante se comprime en dos etapas en el elemento de compresión de etapa baja 2c y el elemento de compresión de etapa alta 2d.
Sin embargo, la presente invención no se limita a este ejemplo; otra posibilidad es utilizar un circuito de refrigerante en donde los mecanismos de compresión de dos etapas descritos anteriormente que realizan la compresión en dos etapas se proporcionan en paralelo entre sí, por ejemplo.
En el circuito de refrigerante, una pluralidad de intercambiadores de calor del lado de uso 6 pueden estar dispuestos en paralelo entre sí. En este caso, se puede utilizar un circuito de refrigerante en el que los mecanismos de expansión están dispuestos inmediatamente delante de los respectivos intercambiadores de calor del lado de uso y los mecanismos de expansión también están dispuestos en paralelo entre sí de modo que puede controlarse la cantidad de refrigerante suministrada a los intercambiadores de calor del lado de uso 6.
<4-10> Modificación 8
En la realización descrita anteriormente, se describió un ejemplo en el que el elemento de compresión de etapa baja 2c y el elemento de compresión de etapa alta 2d estaban provistos de los ejes de transmisión separados 21c, 21f y los motores de accionamiento de compresor 21b, 21e.
Sin embargo, la presente invención no se limita a este ejemplo; otra posibilidad es un circuito de refrigerante 410E que usa un mecanismo de compresión 2 que tiene un eje de transmisión compartido 121c que es un eje de transmisión compartido por el elemento de compresión de etapa baja 2c y el elemento de compresión de etapa alta 2d, en donde un motor de accionamiento de compresor compartido 121b es utilizado para transmitir la fuerza de accionamiento al eje de transmisión compartido 121c, como se muestra en la Figura 25, por ejemplo.
Este mecanismo de compresión 2 tiene una estructura herméticamente sellada en la que el motor de accionamiento de compresor 121b, el eje de transmisión compartido 121c y los elementos de compresión 2c, 2d están alojados dentro de una carcasa 21a. El motor de accionamiento de compresor compartido 121b está unido al eje de transmisión compartido 121c. Este eje de transmisión compartido 121c está unido a los dos elementos de compresión 2c, 2d. Es decir, el mecanismo de compresión tiene una denominada estructura de compresión de dos etapas de un solo eje en la que los dos elementos de compresión 2c, 2d están unidos a un único eje de transmisión compartido 121c, y los dos elementos de compresión 2c, 2d son ambos accionados de manera giratoria por el motor de accionamiento de compresor compartido 121b. Los elementos de compresión 2c, 2d son elementos de compresión de desplazamiento positivo de tipo giratorio, de tipo espiral u otro tipo. El elemento de compresión de etapa baja 2c aspira el refrigerante desde un tubo de admisión 2a, comprime el refrigerante aspirado y descarga el refrigerante hacia el tubo de refrigerante intermedio 22. El tubo de refrigerante intermedio 22 conecta el lado de descarga del elemento de compresión de etapa baja 2c y el lado de admisión del elemento de compresión de etapa alta 2d a través del enfriador intermedio 7. El elemento de compresión de etapa alta 2d comprime adicionalmente el refrigerante aspirado a través del tubo de refrigerante intermedio 22 y luego descarga el refrigerante al tubo de descarga 2b. En la Figura 25, el tubo de descarga 2b es un tubo de refrigerante para alimentar el refrigerante descargado del mecanismo de compresión 2 al intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4, y el tubo de descarga 2b está provisto de un mecanismo de separación de aceite 41 y un mecanismo no de retorno 42. El mecanismo de separación de aceite 41 es un mecanismo para separar el refrigerante del aceite de refrigeración que acompaña al refrigerante descargado del mecanismo de compresión 2 y devolver el aceite de refrigeración al lado de admisión del mecanismo de compresión 2, y el mecanismo de separación de aceite 41 tiene principalmente un separador de aceite 41a para separar el refrigerante del aceite de refrigeración que acompaña al refrigerante descargado del mecanismo de compresión 2, y un tubo de retorno de aceite 41 b que está conectado al separador de aceite 41a y que devuelve el aceite de refrigeración separado del refrigerante al tubo de admisión 2a del mecanismo de compresión 2. El tubo de retorno de aceite 41b está provisto de un mecanismo de despresurización 41c para despresurizar el aceite de refrigeración que fluye a través del tubo de retorno de aceite 41 b. Se utiliza un tubo capilar como el mecanismo de despresurización 41c. El mecanismo de no retorno 42 es un mecanismo para permitir el flujo de refrigerante desde el lado de descarga del mecanismo de compresión 2 al intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 y bloquear el flujo de refrigerante desde el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor 4 al lado de descarga del mecanismo de compresión 2, y se utiliza una válvula de retención.
Por lo tanto, el mecanismo de compresión 2 tiene dos elementos de compresión 2c, 2d, y el mecanismo de compresión 2 está configurado de modo que el refrigerante descargado del elemento de compresión de primera etapa de estos elementos de compresión 2c, 2d sea comprimido secuencialmente por el elemento de compresión de segunda etapa.
Dado que en la presente memoria se utiliza un mecanismo de compresión de dos etapas de un solo eje, la unidad de control 99 acciona el elemento de compresión de etapa baja 2c y el elemento de compresión de etapa alta 2d mientras que hace que sus fuerzas centrífugas se cancelen entre sí para suprimir vibraciones y/o fluctuaciones en la carga de par, y la unidad de control 99 puede realizar el control de modo que la capacidad operativa del elemento de compresión de etapa baja 2c y la capacidad operativa del elemento de compresión de etapa alta 2d estén equilibradas, y las relaciones de compresión sean iguales en los elementos de etapa baja y etapa alta.
<5> Otras realizaciones
Las realizaciones de la presente invención y modificaciones de la misma se describieron anteriormente en base a los dibujos, pero la configuración específica no se limita a estas realizaciones y sus modificaciones; se pueden realizar otros cambios dentro de un rango que no se desvíe del alcance de la invención como se define en las reivindicaciones adjuntas.
Por ejemplo, en las realizaciones y sus modificaciones descritas anteriormente, la presente invención se puede aplicar a un aparato de aire acondicionado denominado de tipo enfriador en el que se usa agua y/o salmuera como fuente de calentamiento o fuente de enfriamiento para realizar el intercambio de calor con el refrigerante que fluye a través del intercambiador de calor del lado de uso 6, y se proporciona un intercambiador de calor secundario para realizar el intercambio de calor entre el aire interior y el agua y/o salmuera que ha experimentado intercambio de calor en el intercambiador de calor del lado de uso 6.
La presente invención también se puede aplicar incluso a un aparato de refrigeración de un tipo diferente del aparato de aire acondicionado de tipo enfriador antes mencionado, tal como un aparato de aire acondicionado de solo enfriamiento o similar.
El refrigerante que opera en un rango supercrítico no se limita al dióxido de carbono; también se pueden usar etileno, etano, óxido nítrico y similares.
Aplicabilidad industrial
En el aparato de refrigeración de la presente invención, dado que la eficiencia de la compresión se puede mejorar de forma más fiable en el aparato de refrigeración y el calentamiento del agua para el suministro de agua caliente se puede hacer más eficaz, el aparato de refrigeración es particularmente útil en los casos en los que la presente invención se aplica a un aparato de refrigeración que tiene elementos de compresión de tipo compresión de múltiples etapas y que usa refrigerante que opera incluyendo el proceso de estado supercrítico como el refrigerante activo.
Lista de signos de referencia
1 Aparato de aire acondicionado (aparato de refrigeración)
2 Mecanismo de compresión
4 Intercambiador de calor del lado de la fuente de calor
5 Mecanismo de expansión
6 Intercambiador de calor del lado de uso
7 Enfriador intermedio
8 Intercambiador de calor líquido-gas
10 Circuito de refrigerante
20 Intercambiador de calor de economizador
22 Tubo de refrigerante intermedio
99 Unidad de control
902, 903 Tubos de agua de fuente de calor
904, 905 Tubos de agua intermedios
910 Circuito de agua
911 Mecanismo de ajuste de la relación de caudal
Lista de citas
Bibliografía de patentes
<Bibliografía de patentes 1>
Solicitud de patente japonesa abierta a la inspección pública núm. 2007-232263 <Bibliografía de patentes 2>
Solicitud de patente japonesa abierta a la inspección pública núm. 2002-106988

Claims (16)

REIVINDICACIONES
1. Un aparato de refrigeración (1) que comprende:
un sistema de tubos de agua (910) que tiene un tubo de entrada de agua (901) para conducir el agua suministrada desde el exterior a un punto de ramificación de agua (W), primeros tubos de agua de ramificación (904, 905) y segundos tubos de agua de ramificación (902, 903) que se extiende desde el punto de ramificación de agua (W), y un tubo de salida de agua (906) que conduce al exterior desde un punto convergente (Z) donde convergen los primeros tubos de agua de ramificación (904, 905) y los segundos tubos de agua de ramificación (902, 903), en donde el refrigerante activo está en un estado supercrítico en al menos parte del ciclo de refrigeración; un mecanismo de expansión principal (5) para despresurizar el refrigerante;
un evaporador (6) que está conectado con el mecanismo de expansión principal (5) y que evapora el refrigerante; un primer elemento de compresión (2c) para aspirar el refrigerante que ha pasado a través del evaporador (6) y para comprimir y descargar el refrigerante;
un segundo elemento de compresión (2d) para aspirar el refrigerante descargado del primer elemento de compresión y para comprimir y descargar el refrigerante;
un primer tubo de refrigerante (22) para extraer el refrigerante descargado del primer elemento de compresión (2c) al segundo elemento de compresión (2d);
un primer intercambiador de calor (7) para realizar el intercambio de calor entre el refrigerante que pasa a través del primer tubo de refrigerante (22) y el agua que fluye a través de los primeros tubos de agua de ramificación (904, 905);
segundos tubos de refrigerante (71, 72) que conectan un lado de descarga del segundo elemento de compresión (2d) a un extremo de un segundo intercambiador de calor (4) y el otro extremo del segundo intercambiador de calor (4) al mecanismo de expansión principal (5); de modo que, durante el funcionamiento,
el segundo intercambiador de calor (4) somete el refrigerante que pasa a través de los segundos tubos de refrigerante (71, 72) a un intercambio de calor con el agua que fluye a través de los segundos tubos de agua de ramificación (902, 903), y no a un intercambio de calor con el agua que fluye a través del tubo de entrada de agua (901), por lo que dicha agua que fluye a través de los primeros tubos de agua de ramificación (904, 905) no se está calentando por intercambio de calor con el refrigerante antes de que fluya al primer intercambiador de calor (7) y dicha agua que fluye a través de los segundos tubos de agua de ramificación (902, 903) no se está calentado por intercambio de calor con el refrigerante antes de fluir hacia el segundo intercambiador de calor (4).
2. El aparato de refrigeración (1) según la reivindicación 1, que comprende además:
un mecanismo de ajuste de la relación de caudal (911) capaz de ajustar una relación entre una cantidad de agua que fluye a través de los primeros tubos de agua ramificados (904, 905) y una cantidad de agua que fluye a través de los segundos tubos de agua ramificados (902, 903).
3. El aparato de refrigeración (1) según la reivindicación 2, que comprende además:
una unidad de detección de capacidad de calentamiento (4T, 4P, 7T, 7P) capaz de detectar una capacidad del refrigerante que pasa a través del primer intercambiador de calor (7) para calentar el agua y una capacidad del refrigerante que pasa a través del segundo intercambiador de calor (4) para calentar el agua; y
una unidad de control de cantidad de distribución de agua (99) para ajustar la relación entre la cantidad de agua que fluye a través de los primeros tubos de agua de ramificación (904, 905) y la cantidad de agua que fluye a través de los segundos tubos de agua de ramificación (902, 903) controlando el mecanismo de ajuste del caudal (911) de acuerdo con una relación entre las capacidades de calentamiento del primer intercambiador de calor (7) y el segundo intercambiador de calor (4) detectada por la unidad de detección de la capacidad de calentamiento (4T, 4P, 7T, 7P).
4. El aparato de refrigeración (201) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde
los segundos tubos de refrigerante (71, 72) tienen un tercer tubo de refrigerante (72) para conectar el segundo intercambiador de calor (4) y el mecanismo de expansión principal (5);
el aparato de refrigeración que comprende además:
un cuarto tubo de refrigerante (77, 2a) para conectar el evaporador (6) y un lado de admisión del primer elemento de compresión (2c);
un tercer intercambiador de calor (8, 8L, 8G) para realizar el intercambio de calor entre el refrigerante que fluye a través del tercer tubo de refrigerante (72) y el refrigerante que fluye a través del cuarto tubo de refrigerante (77, 2a);
un tercer tubo de derivación de intercambio de calor (8B) para conectar un extremo y otro extremo de una parte del tercer tubo de refrigerante (72) que pasa a través del tercer intercambiador de calor (8, 8L); y
un mecanismo de conmutación del intercambiador de calor (8C) capaz de conmutar entre un estado en el que el refrigerante fluye a través de la parte del tercer tubo de refrigerante (72) que pasa a través del tercer intercambiador de calor (8, 8L), y un estado en el que el refrigerante fluye a través del tercer tubo de derivación de intercambio de calor (8B).
5. El aparato de refrigeración (201) según la reivindicación 4, que comprende además:
unidades sensoriales de temperatura (2T, 6T) para detectar al menos una temperatura del aire que rodea al evaporador (6) o una temperatura del refrigerante descargado de al menos el primer elemento de compresión (2c) o el segundo elemento de compresión (2d); y
una unidad de control de la cantidad de intercambio de calor (99) para controlar el mecanismo de conmutación del intercambiador de calor (8C) y aumentar la cantidad de refrigerante que fluye a través de la parte del tercer tubo de refrigerante (72) que pasa a través del tercer intercambiador de calor (8, 8L) cuando se cumple la siguiente condición:
la temperatura del aire es más alta que una temperatura predeterminada del aire de alta temperatura cuando un valor detectado por las unidades sensoriales de temperatura (2T, 6T) es una temperatura del aire, o la temperatura del refrigerante es más baja que una temperatura predeterminada del refrigerante de baja temperatura cuando el valor detectado por las unidades sensoriales de temperatura (2T, 6T) es la temperatura del refrigerante.
6. El aparato de refrigeración (301) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde
los segundos tubos de refrigerante (71, 72) tienen un tercer tubo de refrigerante (72) que conecta el segundo intercambiador de calor (4) y el mecanismo de expansión principal (5);
el aparato de refrigeración que comprende además:
un mecanismo de expansión de ramificación (9e) para despresurizar el refrigerante;
un quinto tubo de refrigerante (9a) que se ramifica desde el tercer tubo de refrigerante (72) y se extiende hasta el mecanismo de expansión de ramificación (9e);
sextos tubos de refrigerante (9b, 9c) que se extienden desde el mecanismo de expansión de ramificación (9e) hasta el primer tubo de refrigerante (22); y
un cuarto intercambiador de calor (20) para realizar el intercambio de calor entre el refrigerante que fluye a través del tercer tubo de refrigerante (72) y el refrigerante que fluye a través de los sextos tubos de refrigerante (9b, 9c).
7. El aparato de refrigeración (301) según la reivindicación 6, que comprende además:
unidades sensoriales de temperatura (6T, 2T) para detectar al menos la temperatura del aire que rodea al evaporador (6) o la temperatura del refrigerante descargado de al menos el primer elemento de compresión (2c) o el segundo elemento de compresión (2d); y
una unidad de control de la cantidad ramificada (99) para controlar el mecanismo de expansión de ramificación (9e) y aumentar la cantidad de refrigerante que pasa a través cuando se cumple la siguiente condición:
la temperatura del aire es más baja que una temperatura predeterminada del aire de baja temperatura cuando el valor detectado por las unidades sensoriales de temperatura (6T, 2T) es una temperatura del aire, o la temperatura del refrigerante es más alta que una temperatura predeterminada del refrigerante de alta temperatura cuando el valor detectado por las unidades sensoriales de temperatura (6T, 2T) es la temperatura del refrigerante.
8. El aparato de refrigeración (301) según la reivindicación 6 o 7, que comprende además:
una unidad sensorial de temperatura de agua (910T) para detectar la temperatura del agua que fluye a través de cualquier posición en el sistema de tubos de agua (910);
una primera unidad sensorial de temperatura de refrigerante (22T) para detectar la temperatura del refrigerante que pasa a través del primer tubo de refrigerante (22); y
una unidad de control de la cantidad de distribución de refrigerante (99) para controlar el mecanismo de expansión de ramificación (9e) y aumentar la cantidad de refrigerante que pasa a través cuando la diferencia entre la temperatura detectada por la unidad sensorial de temperatura de agua (910T) y la temperatura detectada por la primera unidad sensorial de temperatura de refrigerante (22T) es menor que un valor predeterminado.
9. El aparato de refrigeración (401) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde
los segundos tubos de refrigerante (71, 72) tienen un tercer tubo de refrigerante (72) que conecta el segundo intercambiador de calor (4) y el mecanismo de expansión principal (5); el aparato de refrigeración que comprende además:
un mecanismo de expansión de ramificación (9e) para despresurizar el refrigerante;
cuartos tubos de refrigerante (77, 2a) que conectan el evaporador (6) y un lado de admisión del primer elemento de compresión (2c);
un tercer intercambiador de calor (8, 8L, 8G) para realizar el intercambio de calor entre el refrigerante que fluye a través del tercer tubo de refrigerante (72) y el refrigerante que fluye a través de los cuartos tubos de refrigerante (77, 2a);
un quinto tubo de refrigerante (9a) que se ramifica desde el tercer tubo de refrigerante (72) y se extiende hasta el mecanismo de expansión de ramificación (9e);
sextos tubos de refrigerante (9b, 9c) que conectan el mecanismo de expansión de ramificación (9e) y el primer tubo de refrigerante (22); y
un cuarto intercambiador de calor (20) para realizar el intercambio de calor entre el refrigerante que fluye a través del tercer tubo de refrigerante (72) y el refrigerante que fluye a través de los sextos tubos de refrigerante (9b, 9c).
10. El aparato de refrigeración (401) según la reivindicación 9, que comprende además:
unidades sensoriales de temperatura (6T, 2T) para detectar al menos la temperatura del aire que rodea al evaporador (6) o la temperatura del refrigerante descargado de al menos el primer elemento de compresión (2c) o el segundo elemento de compresión (2d); y
una unidad de control de la cantidad de calor ramificada (99) para controlar el mecanismo de expansión de ramificación (9e) y aumentar la cantidad de refrigerante que pasa a través cuando se cumple la siguiente condición: la temperatura del aire es menor que una temperatura predeterminada del aire a baja temperatura cuando el valor detectado por las unidades sensoriales de temperatura (6T, 2T) es una temperatura del aire, o la temperatura del refrigerante es más alta que una temperatura predeterminada del refrigerante de alta temperatura cuando el valor detectado por las unidades sensoriales de temperatura (6T, 2T) es una temperatura del refrigerante.
11. El aparato de refrigeración (401) según la reivindicación 9 o 10, que comprende además:
un primer tubo de derivación de intercambio de calor que conecta un extremo y otro extremo de la parte del primer tubo de refrigerante (22) que pasa a través del primer intercambiador de calor (7); y
un mecanismo de conmutación de derivación capaz de conmutar entre un estado en el que el refrigerante fluye a través de la parte del primer tubo de refrigerante (22) que pasa a través del primer intercambiador de calor (7), y un estado en el que el refrigerante fluye a través del primer tubo de derivación de intercambio de calor.
12. El aparato de refrigeración (401) según la reivindicación 11, que comprende además:
unidades sensoriales de temperatura (6T, 2T) para detectar al menos la temperatura del aire que rodea al evaporador (6) o la temperatura del refrigerante descargado de al menos el primer elemento de compresión (2c) o el segundo elemento de compresión (2d); y
una unidad de control de derivación (99) para controlar el mecanismo de conmutación de derivación y aumentar la cantidad de refrigerante que fluye a través de la parte del primer tubo de refrigerante que pasa a través del primer intercambiador de calor cuando se cumple la siguiente condición:
la temperatura del aire es más alta que una temperatura predeterminada del aire de alta temperatura cuando el valor detectado por las unidades sensoriales de temperatura (6T, 2T) es una temperatura del aire, o la temperatura del refrigerante es menor que una temperatura predeterminada del refrigerante de baja temperatura cuando el valor detectado por las unidades sensoriales de temperatura (6T, 2T) es una temperatura del refrigerante.
13. El aparato de refrigeración (401) según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, que comprende además: una unidad sensorial de temperatura de agua (910T) para detectar la temperatura del agua que fluye a través de cualquier posición en el sistema de tubos de agua (910);
una primera unidad sensorial de temperatura de refrigerante (22T) para detectar la temperatura del refrigerante que pasa a través del primer tubo de refrigerante (22); y
una unidad de control de la cantidad de refrigerante correspondiente al agua (99) para controlar el mecanismo de expansión de ramificación (9e) y aumentar la cantidad de refrigerante que pasa a través cuando la diferencia entre la temperatura detectada por la unidad sensorial de temperatura de agua (910T) y la temperatura detectada por la primera unidad sensorial de temperatura de refrigerante (22T) es menor que un valor predeterminado.
14. El aparato de refrigeración (1, 201, 301, 401) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, que comprende además:
una primera unidad de accionamiento para accionar el primer elemento de compresión (2c); y
una segunda unidad de accionamiento para accionar el segundo elemento de compresión (2d) independientemente del primer elemento de compresión.
15. El aparato de refrigeración (1,201,301,401) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en donde el primer elemento de compresión (2c) y el segundo elemento de compresión (2d) tienen un eje de rotación compartido (21c) para realizar el trabajo de compresión accionando rotativamente cada uno de los elementos de compresión.
16. El aparato de refrigeración (1,201,301,401) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, en donde el refrigerante activo es dióxido de carbono.
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Families Citing this family (47)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011052040A1 (ja) * 2009-10-27 2011-05-05 三菱電機株式会社 空気調和装置
JP5448897B2 (ja) * 2010-02-10 2014-03-19 三菱重工業株式会社 給湯器
DK2564130T3 (en) * 2010-04-29 2018-08-06 Carrier Corp Refrigerant vapor compression system with intercooler
JP4947197B2 (ja) * 2010-07-15 2012-06-06 ダイキン工業株式会社 ヒートポンプシステム
JP4941581B2 (ja) * 2010-07-15 2012-05-30 ダイキン工業株式会社 ヒートポンプシステム
US9146046B2 (en) * 2010-07-28 2015-09-29 Lg Electronics Inc. Refrigerator and driving method thereof
EP2413048B1 (de) * 2010-07-30 2013-06-05 Grundfos Management A/S Brauchwassererwärmungseinheit
DK2673585T3 (en) * 2011-02-08 2019-03-25 Carrier Corp HARDWOOD PLATE HEAT EXCHANGE FOR WATER COOLED HEAT REJECTION IN COOLING CYCLE
WO2012147367A1 (ja) 2011-04-28 2012-11-01 パナソニック株式会社 冷凍装置
JP5561243B2 (ja) * 2011-06-09 2014-07-30 株式会社デンソー 冷凍サイクル
JP5240332B2 (ja) * 2011-09-01 2013-07-17 ダイキン工業株式会社 冷凍装置
DE102011121859B4 (de) * 2011-12-21 2013-07-18 Robert Bosch Gmbh Wärmepumpe mit zweistufigem Verdichter und Vorrichtung zum Umschalten zwischen Heiz- und Kühlbetrieb
US9557080B2 (en) 2012-01-18 2017-01-31 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Refrigeration cycle apparatus
JP6449649B2 (ja) 2012-05-14 2019-01-09 ヒュンダイ ヘビー インダストリーズ カンパニー リミテッド 液化ガス処理システム及びその方法
JP5673651B2 (ja) * 2012-10-26 2015-02-18 三菱電機株式会社 オープンショーケース
JP2014088974A (ja) * 2012-10-29 2014-05-15 Mitsubishi Electric Corp 冷凍機及び冷凍装置
JP5796588B2 (ja) * 2013-02-27 2015-10-21 三菱電機株式会社 オープンショーケース
WO2014179442A1 (en) 2013-05-03 2014-11-06 Hill Phoenix, Inc. Systems and methods for pressure control in a co2 refrigeration system
EP3090220A4 (en) * 2013-11-25 2017-08-02 The Coca-Cola Company Compressor with an oil separator
EP3023712A1 (en) * 2014-11-19 2016-05-25 Danfoss A/S A method for controlling a vapour compression system with a receiver
CN104764293A (zh) * 2015-02-06 2015-07-08 宁波高新区零零七工业设计有限公司 一种可以制备液态空气的蒸汽发生方法
WO2016147389A1 (ja) 2015-03-19 2016-09-22 三菱電機株式会社 ヒートポンプシステム
CN106352608B (zh) 2015-07-13 2021-06-15 开利公司 经济器组件及具有其的制冷系统
JP6091567B2 (ja) * 2015-09-01 2017-03-08 三菱電機株式会社 冷凍機及び冷凍装置
CN107356012A (zh) 2016-05-09 2017-11-17 开利公司 热泵系统及其控制方法
US11125483B2 (en) 2016-06-21 2021-09-21 Hill Phoenix, Inc. Refrigeration system with condenser temperature differential setpoint control
CN108662799A (zh) * 2017-03-31 2018-10-16 开利公司 多级制冷系统及其控制方法
DE102017111888B4 (de) * 2017-05-31 2023-06-15 Hanon Systems Kälteanlage mit separatem Ölkreislauf
US11031312B2 (en) 2017-07-17 2021-06-08 Fractal Heatsink Technologies, LLC Multi-fractal heatsink system and method
US10767911B2 (en) * 2017-11-21 2020-09-08 Heatcraft Refrigeration Products Llc Cooling system
US11796227B2 (en) * 2018-05-24 2023-10-24 Hill Phoenix, Inc. Refrigeration system with oil control system
US10663196B2 (en) * 2018-06-05 2020-05-26 Heatcraft Refrigeration Products Llc Cooling system
US11397032B2 (en) 2018-06-05 2022-07-26 Hill Phoenix, Inc. CO2 refrigeration system with magnetic refrigeration system cooling
EP3628942B1 (en) 2018-09-25 2021-01-27 Danfoss A/S A method for controlling a vapour compression system at a reduced suction pressure
PL3628940T3 (pl) 2018-09-25 2022-08-22 Danfoss A/S Sposób sterowania systemem sprężania pary na podstawie szacowanego przepływu
BE1026654B1 (nl) 2018-09-25 2020-04-27 Atlas Copco Airpower Nv Oliegeïnjecteerde meertraps compressorinrichting en werkwijze voor het aansturen van een compressorinrichting
WO2020065506A1 (en) * 2018-09-25 2020-04-02 Atlas Copco Airpower, Naamloze Vennootschap Oil-injected multistage compressor device and method for controlling a compressor device
BE1026651B1 (nl) * 2018-09-25 2020-04-28 Atlas Copco Airpower Nv Oliegeïnjecteerde meertraps compressorinrichting en werkwijze om een dergelijke compressorinrichting aan te sturen
US11415342B2 (en) * 2018-09-28 2022-08-16 Daikin Industries, Ltd. Multistage compression system
CN112771323A (zh) 2018-09-28 2021-05-07 大金工业株式会社 多级压缩系统
WO2020067197A1 (ja) 2018-09-28 2020-04-02 ダイキン工業株式会社 多段圧縮システム
JP6773095B2 (ja) 2018-09-28 2020-10-21 ダイキン工業株式会社 多段圧縮システム
US10663201B2 (en) 2018-10-23 2020-05-26 Hill Phoenix, Inc. CO2 refrigeration system with supercritical subcooling control
JP7113210B2 (ja) * 2018-12-17 2022-08-05 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 ヒートポンプシステム
EP3985326B1 (en) * 2019-06-28 2024-04-10 Daikin Industries, Ltd. Refrigeration device
JP7411929B2 (ja) * 2020-02-25 2024-01-12 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 冷凍装置
DE102022122906A1 (de) * 2022-09-09 2024-03-14 Vaillant Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Klimagerätes, Computerprogramm, Regel- und Steuergerät, Klimagerät und Verwendung einer Leistungsminderung einer Umwälzpumpe

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0273562U (es) * 1988-11-24 1990-06-05
US5062274A (en) * 1989-07-03 1991-11-05 Carrier Corporation Unloading system for two compressors
JP3561772B2 (ja) * 1997-12-12 2004-09-02 株式会社日立製作所 ガスタービン吸気冷却システム
JP3625711B2 (ja) * 1999-09-30 2005-03-02 三洋電機株式会社 ヒートポンプ装置
JP3615475B2 (ja) * 2000-09-28 2005-02-02 三洋電機株式会社 ヒートポンプ給湯機
JP2003097857A (ja) * 2001-07-12 2003-04-03 Calsonic Kansei Corp 冷房サイクル
JP2004116957A (ja) * 2002-09-27 2004-04-15 Sanyo Electric Co Ltd 冷媒サイクル装置
TWI301188B (en) * 2002-08-30 2008-09-21 Sanyo Electric Co Refrigeant cycling device and compressor using the same
US7024877B2 (en) * 2003-12-01 2006-04-11 Tecumseh Products Company Water heating system
JP4599910B2 (ja) * 2004-07-01 2010-12-15 ダイキン工業株式会社 給湯装置
JP4654655B2 (ja) * 2004-10-19 2011-03-23 株式会社デンソー 蒸気圧縮式冷凍機
US20060083626A1 (en) * 2004-10-19 2006-04-20 Manole Dan M Compressor and hermetic housing with minimal housing ports
US7631510B2 (en) * 2005-02-28 2009-12-15 Thermal Analysis Partners, LLC. Multi-stage refrigeration system including sub-cycle control characteristics
JP4284290B2 (ja) * 2005-03-24 2009-06-24 日立アプライアンス株式会社 ヒートポンプ給湯機
JP2006292281A (ja) * 2005-04-11 2006-10-26 Denso Corp ヒートポンプ式給湯装置
CN1865812A (zh) * 2005-05-19 2006-11-22 量子能技术股份有限公司 热泵系统与加热流体的方法
DE602007001038D1 (de) * 2006-01-31 2009-06-18 Sanyo Electric Co Klimaanlage
JP2007232263A (ja) 2006-02-28 2007-09-13 Daikin Ind Ltd 冷凍装置
JP2007263390A (ja) * 2006-03-27 2007-10-11 Sanyo Electric Co Ltd 冷凍サイクル装置

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Publication number Publication date
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