ES2956745T3

ES2956745T3 - Bomba de calor y método de control de la bomba de calor

Info

Publication number: ES2956745T3
Application number: ES19182535T
Authority: ES
Inventors: Takayuki Kobayashi; Masashi Maeno; Yohei Katsurayama; Hiroshi Nakayama; Yasuharu TOKUNAGA
Original assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Chubu Electric Power Co Inc; Mitsubishi Heavy Industries Thermal Systems Ltd
Current assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Chubu Electric Power Co Inc; Mitsubishi Heavy Industries Thermal Systems Ltd
Priority date: 2018-06-28
Filing date: 2019-06-26
Publication date: 2023-12-27
Anticipated expiration: 2039-06-26
Also published as: EP3587957C0; EP3587957B1; EP3587957A1; JP2020003151A; JP7097762B2

Abstract

Una bomba de calor (1) incluye una válvula de cuatro vías (11) que está configurada para seleccionar un primer canal a través del cual un refrigerante descargado desde un compresor (4) de etapa alta se introduce en el condensador (5) y un refrigerante suministrado desde un evaporador (7) se introduce en un compresor de etapa baja (3) y un segundo canal a través del cual el refrigerante descargado del compresor de etapa alta (4) se introduce en el evaporador (7) y el refrigerante se suministra desde el condensador (5) se introduce en el compresor de etapa baja (3), y una ruta de flujo de derivación (12) a través de la cual el refrigerante suministrado desde el evaporador (7) se introduce en el compresor de etapa baja (3) sin pasar por los cuatro- válvula de vía o a través de la cual el refrigerante suministrado desde el evaporador (7) se introduce en el compresor de etapa alta (4) sin pasar por la válvula de cuatro vías (11) y el compresor de etapa baja (3). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Bomba de calor y método de control de la bomba de calor

Sector de la técnica

La presente invención se refiere a una bomba de calor que está provista de un circuito de refrigerante y a un método para controlar una bomba de calor.

Estado de la técnica

En la técnica relacionada, se conoce un ciclo de refrigeración, es decir, una bomba de calor, la cual está provista de circuito de refrigerante a través del cual un refrigerante se comprime y se expande repetidamente y circula. En una bomba de calor de este tipo, por ejemplo, como se divulga en la solicitud de patente japonesa no examinada, primera publicación n.° 2016-90102, un refrigerante puede comprimirse en dos etapas mediante un compresor de etapa baja que comprime el refrigerante y un compresor de etapa alta comprime aún más el refrigerante descargado del compresor de etapa baja.

Asimismo, en una bomba de calor de este tipo, se proporciona un evaporador que evapora el refrigerante en un lado corriente arriba del compresor de etapa baja. Por ejemplo, el evaporador es un intercambiador de calor que realiza el intercambio de calor entre el refrigerante y un medio de calor tal como el agua o el aire. El documento US 2015/168037 A1 divulga una bomba de calor que comprende un compresor de etapa baja que está configurado para comprimir un refrigerante; un compresor de etapa alta que está configurado para comprimir el refrigerante descargado del compresor de etapa baja; un condensador que está configurado para condensar el refrigerante descargado del compresor de etapa alta; una unidad de expansión que está configurada para despresurizar el refrigerante suministrado desde el condensador; un evaporador que está conectado a la unidad de expansión y configurado para evaporar el refrigerante suministrado desde la unidad de expansión; una válvula de cuatro vías que está configurada para seleccionar un primer canal a través del cual el refrigerante descargado del compresor de etapa alta se introduce en el condensador y el refrigerante suministrado desde el evaporador se introduce en el compresor de etapa baja y un segundo canal a través del cual el refrigerante descargado desde el compresor de etapa alta se introduce en el evaporador y el refrigerante suministrado desde el condensador se introduce en el compresor de etapa baja; y una ruta de flujo de derivación a través de la cual el refrigerante suministrado desde el evaporador se introduce en el compresor de etapa alta sin pasar por la válvula de cuatro vías y el compresor de etapa baja.

Objeto de la invención

En este caso, en la bomba de calor de la solicitud de patente japonesa no examinada, primera publicación n.° 2016 90102, el refrigerante suministrado desde el evaporador se introduce en el compresor de etapa baja y, posteriormente, se introduce en el compresor de etapa alta.

Sin embargo, la cantidad de intercambio de calor en el evaporador no siempre es constante y puede fluctuar debido a factores ambientales o similares. Por consiguiente, la temperatura del refrigerante que se introduce desde el intercambiador de calor en el compresor de etapa baja no es constante, el refrigerante introducido en el compresor de etapa baja no es óptimo para la compresión en el compresor de etapa baja y, por tanto, no se puede realizar un funcionamiento eficiente de la bomba de calor en conjunto.

Por lo tanto, la presente invención proporciona una bomba de calor y un método para controlar una bomba de calor capaz de funcionar de forma eficiente mediante la introducción de un refrigerante óptimo para la compresión en un compresor de etapa baja y un compresor de etapa alta.

De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se proporciona una bomba de calor como se define en la reivindicación 1.

La cantidad de intercambio de calor en el evaporador fluctúa y la temperatura del refrigerante cambia y, por tanto, un estado del refrigerante hacia el compresor de etapa baja y el compresor de etapa alta puede no ser óptimo para la compresión en el compresor de etapa baja y el compresor de etapa alta. En este caso, en el presente aspecto, ya que se proporciona la ruta de flujo de derivación, no solo el refrigerante suministrado desde el evaporador se puede introducir en el compresor de etapa baja, sino también el refrigerante suministrado desde el evaporador puede pasar por alto el compresor de etapa baja y puede introducirse directamente en el compresor de etapa alta. Por lo tanto, de acuerdo con el estado del refrigerante que sale del evaporador, el canal del refrigerante se puede conmutar a un compresor capaz de realizar una compresión óptima.

Asimismo, el refrigerante que se suministra desde el evaporador sin pasar por la válvula de cuatro vías puede introducirse en el compresor de etapa baja o puede introducirse directamente en el compresor de etapa alta. Por consiguiente, incluso en la bomba de calor que tiene la válvula de cuatro vías y en la que se puede cambiar el canal de distribución del refrigerante, se realiza fácilmente una instalación adicional de la ruta de flujo de derivación de modo que el refrigerante suministrado desde el evaporador pueda introducirse en el compresor capaz de funcionar de manera óptima.

Asimismo, ya que se proporciona el controlador, el canal del refrigerante se puede conmutar automáticamente de modo que el refrigerante se introduzca en el compresor capaz de realizar la compresión óptima de acuerdo con el estado del refrigerante que sale del evaporador.

La ruta de flujo de derivación tiene cada sección de derivación que conecta cada uno del primer intercambiador de calor y el segundo intercambiador de calor y cada compresor y, por tanto, el refrigerante se puede introducir directamente en cualquier compresor desde el primer intercambiador de calor y el segundo intercambiador de calor. Por lo tanto, la compresión óptima del refrigerante se puede realizar de acuerdo con diferentes estados del refrigerante.

Asimismo, la bomba de calor puede incluir además una ruta de flujo a través de la cual el segundo intercambiador de calor y la válvula de cuatro vías están conectados entre sí, la segunda sección de derivación del lado bajo y la segunda sección de derivación del lado alto se pueden proporcionar para ramificarse desde la ruta de flujo, y la bomba de calor puede incluir además una válvula de retención que se proporciona para estar más cerca del lado de la válvula de cuatro vías en la ruta de flujo que a una posición en la que la segunda sección de derivación del lado bajo y la segunda sección de derivación del lado alto se ramifican desde la ruta de flujo y permite solo un flujo de refrigerante desde la válvula de cuatro vías hacia el segundo intercambiador de calor.

Mediante dicha válvula de retención, cuando el refrigerante pasa a través de la ruta de flujo de derivación sin pasar por la válvula de cuatro vías del segundo intercambiador de calor y se introduce en cada compresor, todo el refrigerante suministrado desde el segundo intercambiador de calor puede fluir a la ruta de flujo de derivación. Por consiguiente, la ruta de flujo de derivación puede ser completamente funcional.

Asimismo, en la bomba de calor, el controlador puede seleccionar el segundo canal en la válvula de cuatro vías y puede operar la primera válvula, la segunda válvula, la tercera válvula y la cuarta válvula para cerrar la ruta de flujo de derivación, y puede introducir el refrigerante descargado del compresor de etapa alta en el segundo intercambiador de calor a través de la válvula de retención.

En una bomba de calor de este tipo, mediante la introducción del refrigerante descargado del compresor de etapa alta en el segundo intercambiador de calor, se puede realizar una operación de descongelación para eliminar la escarcha adherida al segundo intercambiador de calor. Además, en esta operación de descongelación, después de que el condensador absorba calor al refrigerante para evaporar el refrigerante, el refrigerante es comprimido por el compresor de etapa baja y el compresor de etapa alta y, posteriormente, el refrigerante de alta temperatura y alta presión se puede introducir en el segundo intercambiador de calor. Por consiguiente, la descongelación se puede realizar efectivamente en un corto tiempo en el segundo intercambiador de calor. Como resultado, es posible utilizar el segundo intercambiador de calor en un amplio rango de funcionamiento.

Además, la bomba de calor puede incluir además un dispositivo de válvula que se proporciona entre el condensador y la unidad de expansión, y el controlador puede operar el dispositivo de válvula para detener un flujo del refrigerante desde el condensador hasta la unidad de expansión, puede seleccionar el segundo canal en la válvula de cuatro vías, posteriormente, puede operar la primera válvula para abrir la primera sección de derivación del lado bajo y puede operar la segunda válvula, la tercera válvula y la cuarta válvula para cerrar la primera sección de derivación del lado alto, la segunda sección de derivación del lado bajo y la segunda sección de derivación del lado alto.

En una bomba de calor de este tipo, el refrigerante descargado del compresor de etapa alta se introduce en el segundo intercambiador de calor y, por tanto, se puede realizar la operación de descongelación para eliminar la escarcha adherida al segundo intercambiador de calor. Además, en esta operación de descongelación, la primera sección de derivación del lado bajo es abierta por la primera válvula y, por tanto, después de que el calor es absorbido por el refrigerante por el primer intercambiador de calor para evaporar el refrigerante, el refrigerante es comprimido por el compresor de etapa baja y el compresor de etapa alta y, posteriormente, el refrigerante de alta temperatura y alta presión se puede introducir en el segundo intercambiador de calor. Por consiguiente, la descongelación se puede realizar efectivamente en un corto tiempo en el segundo intercambiador de calor. Como resultado, es posible utilizar el segundo intercambiador de calor en un amplio rango de funcionamiento.

Además, en la bomba de calor, la unidad de expansión puede incluir una primera válvula de expansión que se proporciona en una entrada del primer intercambiador de calor entre el condensador y el primer intercambiador de calor, y una segunda válvula de expansión que se dispone en paralelo con la primera válvula de expansión y se proporciona en una entrada del segundo intercambiador de calor entre el condensador y el segundo intercambiador de calor, la bomba de calor puede incluir además: un circuito de gas caliente que se proporciona para permitir que una parte entre el segundo intercambiador de calor y la segunda válvula de expansión se comunique con una entrada del compresor de etapa baja; una quinta válvula que se proporciona en el circuito de gas caliente; y una válvula de retención que se proporciona en el circuito de gas caliente y permite solo un flujo del refrigerante desde la entrada del segundo intercambiador de calor hacia la entrada del compresor de etapa baja, el controlador puede operar la segunda válvula de expansión para detener el flujo del refrigerante desde el condensador a la segunda válvula de expansión y operar la quinta válvula para abrir el circuito de gas caliente para introducir el refrigerante suministrado desde el segundo intercambiador de calor al compresor de etapa baja a través de la válvula de retención.

De acuerdo con dicha configuración, es posible una denominada operación de gas caliente por parte del controlador. Al realizar la operación de gas caliente, el refrigerante puede circular entre el segundo intercambiador de calor, el compresor de etapa baja y el compresor de etapa alta sin pasar por el condensador.

Además, en la bomba de calor, el controlador puede seleccionar el primer canal en la válvula de cuatro vías, en caso de que la temperatura del refrigerante que sale del primer intercambiador de calor sea inferior a la temperatura del refrigerante que sale del segundo intercambiador de calor, el controlador puede abrir la primera sección de derivación del lado bajo mediante la primera válvula, cerrar la primera sección de derivación del lado alto mediante la segunda válvula, cerrar la segunda sección de derivación del lado bajo mediante la tercera válvula, y abrir la segunda sección de derivación del lado alto mediante la cuarta válvula, y en caso de que la temperatura del refrigerante que sale del primer intercambiador de calor sea más alta que la temperatura del refrigerante que sale del segundo intercambiador de calor, el controlador puede cerrar la primera sección de derivación del lado bajo mediante la primera válvula, abrir la primera sección de derivación del lado alto mediante la segunda válvula, abrir la segunda sección de derivación del lado bajo mediante la tercera válvula y cerrar la segunda sección de derivación del lado alto mediante la cuarta válvula.

De acuerdo con dicha configuración, en caso de que la temperatura del refrigerador que sale del primer intercambiador de calor sea inferior a la temperatura del refrigerante que sale del segundo intercambiador de calor, el refrigerante suministrado desde el primer intercambiador de calor puede introducirse en el compresor de etapa baja, y el refrigerante suministrado desde el segundo intercambiador de calor puede introducirse directamente en el compresor de etapa alta. Además, en caso de que la temperatura del refrigerador que sale del primer intercambiador de calor sea más alta que la temperatura del refrigerante que sale del segundo intercambiador de calor, el refrigerante suministrado desde el primer intercambiador de calor puede introducirse directamente en el compresor de etapa alta, y el refrigerante suministrado desde el segundo intercambiador de calor puede introducirse en el compresor de etapa baja. Es decir, cada uno de los refrigerantes suministrados desde el primer intercambiador de calor y el refrigerante suministrado desde el segundo intercambiador de calor pueden introducirse en un compresor adecuado para la compresión del compresor de etapa baja y el compresor de etapa alta.

Además, en la bomba de calor, el controlador puede seleccionar el primer canal en la válvula de cuatro vías, en caso de que una temperatura del refrigerante que sale del condensador, una temperatura del refrigerante que sale del primer intercambiador de calor y una temperatura del refrigerante que sale del segundo intercambiador de calor sean iguales entre sí, el controlador puede cerrar la primera sección de derivación del lado bajo mediante la primera válvula, abrir la primera sección de derivación del lado alto mediante la segunda válvula, cerrar la segunda sección de derivación del lado bajo mediante la tercera válvula y abrir la segunda sección de derivación del lado alto mediante la cuarta válvula.

De acuerdo con dicha configuración, en caso de que la temperatura del refrigerante que sale del condensador, la temperatura del refrigerante que sale del primer intercambiador de calor y la temperatura del refrigerante que sale del segundo intercambiador de calor sean iguales entre sí, el refrigerante suministrado desde el primer intercambiador de calor puede introducirse directamente en el compresor de etapa alta y el refrigerante suministrado desde el segundo intercambiador de calor puede introducirse directamente en el compresor de etapa alta. Es decir, cada uno de los refrigerantes suministrados desde el primer intercambiador de calor y el refrigerante suministrado desde el segundo intercambiador de calor pueden introducirse en un compresor adecuado para la compresión del compresor de etapa baja y el compresor de etapa alta.

Además, en la bomba de calor, el controlador puede seleccionar el primer canal en la válvula de cuatro vías, en caso de que una temperatura del refrigerante que sale del primer intercambiador de calor y una temperatura del refrigerante que sale del segundo intercambiador de calor sean iguales entre sí y haya una diferencia de temperatura entre la temperatura del refrigerante que sale del primer intercambiador de calor y la temperatura del refrigerante que sale del segundo intercambiador de calor, y la temperatura del refrigerante que sale del condensador, el controlador puede abrir la primera sección de derivación del lado bajo mediante la primera válvula, cerrar la primera sección de derivación del lado alto mediante la segunda válvula, abrir la segunda sección de derivación del lado bajo mediante la tercera válvula y cerrar la segunda sección de derivación del lado alto mediante la cuarta válvula.

De acuerdo con dicha configuración, en caso de que la temperatura del refrigerante que sale del primer intercambiador de calor y la temperatura del refrigerante que sale del segundo intercambiador de calor sean iguales entre sí y haya una diferencia de temperatura entre la temperatura del refrigerante que sale del primer intercambiador de calor y la temperatura del refrigerante que sale del segundo intercambiador de calor, y la temperatura del refrigerante que sale del condensador, el refrigerante suministrado desde el primer intercambiador de calor puede introducirse en el compresor de etapa baja y el refrigerante suministrado desde el segundo intercambiador de calor puede introducirse en el compresor de etapa baja. Es decir, cada uno de los refrigerantes suministrados desde el primer intercambiador de calor y el refrigerante suministrado desde el segundo intercambiador de calor pueden introducirse en un compresor adecuado para la compresión del compresor de etapa baja y el compresor de etapa alta.

En un método para controlar una bomba de calor de acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención como se establece en la reivindicación 9, en la válvula de cuatro vías se selecciona el primer canal y, posteriormente, en caso de que la temperatura del refrigerante que sale del primer intercambiador de calor sea inferior a la temperatura del refrigerante que sale del segundo intercambiador de calor, se abre la primera sección de derivación del lado bajo mediante la primera válvula, se cierra la primera sección de derivación del lado alto mediante la segunda válvula, se cierra la segunda sección de derivación del lado bajo mediante la tercera válvula, y se abre la segunda sección de derivación del lado alto mediante la cuarta válvula, y en caso de que la temperatura del refrigerante que sale del primer intercambiador de calor sea más alta que la temperatura del refrigerante que sale del segundo intercambiador de calor, se cierra la primera sección de derivación del lado bajo mediante la primera válvula, se abre la primera sección de derivación del lado alto mediante la segunda válvula, se abre la segunda sección de derivación del lado bajo mediante la tercera válvula, y se cierra la segunda sección de derivación del lado alto mediante la cuarta válvula.

Asimismo, en un método para controlar una bomba de calor de acuerdo con un tercer aspecto de la presente invención como se establece en la reivindicación 10, en la válvula de cuatro vías se selecciona el primer canal y, posteriormente, en caso de que una temperatura del refrigerante que sale del condensador, una temperatura del refrigerante que sale del primer intercambiador de calor y una temperatura del refrigerante que sale del segundo intercambiador de calor sean iguales entre sí, se cierra la primera sección de derivación del lado bajo mediante la primera válvula, se abre la primera sección de derivación del lado alto mediante la segunda válvula, se cierra la segunda sección de derivación del lado bajo mediante la tercera válvula, y se abre la segunda sección de derivación del lado alto mediante la cuarta válvula.

Además, en un método para controlar una bomba de calor de acuerdo con un cuarto aspecto de la presente invención como se establece en la reivindicación 11, en la válvula de cuatro vías se selecciona el primer canal y, posteriormente, en caso de que la temperatura del refrigerante que sale del primer intercambiador de calor y la temperatura que sale del segundo intercambiador de calor sean iguales entre sí y haya una diferencia de temperatura entre la temperatura del refrigerante que sale del primer intercambiador de calor y la temperatura del refrigerante que sale del segundo intercambiador de calor, y la temperatura del refrigerante que sale del condensador, se abre la primera sección de derivación del lado bajo mediante la primera válvula, se cierra la primera sección de derivación del lado alto mediante la segunda válvula, se abre la segunda sección de derivación del lado bajo mediante la tercera válvula, y se cierra la segunda sección de derivación del lado alto mediante la cuarta válvula.

De acuerdo con la bomba de calor descrita anteriormente y el método descrito anteriormente para controlar una bomba de calor, es posible realizar una operación de manera eficiente introduciendo un refrigerante óptimo para la compresión en un compresor de etapa baja y un compresor de etapa alta.

Descripción de las figuras

La FIG. 1 es un diagrama de configuración completo de una bomba de calor de una realización de la presente invención, muestra un patrón de operación 1 y muestra las ubicaciones donde fluye un refrigerante mediante líneas gruesas.

La FIG. 2 es el diagrama de configuración completo de la bomba de calor de la realización de la presente invención, muestra un patrón de operación 2 y muestra las ubicaciones donde el refrigerante fluye mediante líneas gruesas.

La FIG. 3 es el diagrama de configuración completo de la bomba de calor de la realización de la presente invención, muestra un patrón de operación 3 y muestra las ubicaciones donde el refrigerante fluye mediante líneas gruesas.

La FIG. 4 es el diagrama de configuración completo de la bomba de calor de la realización de la presente invención, muestra un patrón de operación 4 y muestra las ubicaciones donde el refrigerante fluye mediante líneas gruesas.

La FIG. 5 es el diagrama de configuración completo de la bomba de calor de la realización de la presente invención, muestra un patrón de operación 5 y muestra las ubicaciones donde el refrigerante fluye mediante líneas gruesas.

La FIG. 6 es el diagrama de configuración completo de la bomba de calor de la presente invención, muestra un patrón de operación de descongelación 1 y muestra las ubicaciones donde el refrigerante fluye mediante líneas gruesas.

La FIG. 7 es el diagrama de configuración completo de la bomba de calor de la presente invención, muestra un patrón de operación de descongelación 2 y muestra las ubicaciones donde el refrigerante fluye mediante líneas gruesas.

La FIG. 8 es el diagrama de configuración completo de la bomba de calor de la presente invención, muestra un patrón de operación de gas caliente y muestra las ubicaciones donde el refrigerante fluye mediante líneas gruesas.

Descripción detallada de la invención

A continuación, en el presente documento, se describirá una bomba de calor 1 de una realización de la presente invención.

Como se muestra en la FIG. 1, una bomba de calor 1 de acuerdo con la presente realización incluye un circuito de refrigerante 2 que opera en un ciclo de compresión de dos etapas. El circuito de refrigerante 2 tiene un compresor de etapa baja 3, un compresor de etapa alta 4, un condensador 5, una unidad de expansión 6 y un evaporador 7, y estos componentes están conectados entre sí en este orden por un tubo 10 (ruta de flujo). Asimismo, por ejemplo, un refrigerante, tal como el dióxido de carbono, circula a través del circuito de refrigerante 2. En este caso, el refrigerante no se limita particularmente al dióxido de carbono.

Asimismo, el circuito de refrigerante 2 tiene una válvula de cuatro vías 11 que se proporciona entre el compresor de etapa alta 4 y el condensador 5. Además, el circuito de refrigerante 2 tiene una ruta de flujo de derivación 12 a través de la cual el refrigerante suministrado desde el evaporador 7 puede introducirse en el compresor de etapa baja 3 sin pasar por la válvula de cuatro vías 11 o a través de la cual el refrigerante suministrado desde el evaporador 7 puede introducirse en el compresor de etapa alta 4 sin pasar por el compresor de etapa baja 3. Además, el circuito de refrigerante 2 tiene una válvula de apertura/cierre 13 que se proporciona en la ruta de flujo de derivación 12 y abre y cierra la ruta de flujo de derivación 12 y un controlador 14 que está configurado para operar la válvula de apertura/cierre 13 y la válvula de cuatro vías 11.

El compresor de etapa baja 3 aspira el refrigerante y comprime el refrigerante. En la presente realización, el compresor de etapa baja 3 tiene un acumulador del lado de etapa baja 3a que está configurado para realizar la separación gaslíquido del refrigerante, un cuerpo compresor de etapa baja 3b que está configurado para comprimir un refrigerante en fase gaseosa suministrado desde el acumulador del lado de etapa baja 3a, y un separador de aceite del lado de etapa baja 3c que elimina el aceite lubricante en el refrigerante descargado desde el cuerpo compresor de etapa baja 3b.

El compresor de etapa alta 4 está conectado al compresor de etapa baja 3 en serie y comprime además el refrigerante descargado del compresor de etapa baja 3 de modo que aumenta la presión del refrigerante. Más específicamente, en la presente realización, el compresor de etapa alta 4 tiene un cuerpo compresor de etapa alta 4b que está configurado para comprimir el refrigerante que pasa a través del separador de aceite del lado de etapa baja 3c y un separador de aceite del lado de etapa alta 4c que elimina el aceite lubricante en el refrigerante descargado del cuerpo compresor de etapa alta 4b.

El cuerpo compresor de etapa alta 4b está conectado al separador de aceite del lado de etapa baja 3c mediante un tubo entre etapas 10a. Asimismo, el cuerpo del compresor de etapa alta 4b tiene además un acumulador del lado de etapa alta 4a que está conectado a un tubo acumulador 10c que se une al centro del tubo entre etapas 10a y realiza la separación gas-líquido del refrigerante que fluye desde un lado corriente arriba. El cuerpo compresor de etapa alta 4b comprime un refrigerante en fase gaseosa suministrado desde el acumulador del lado de etapa alta 4a además de un refrigerante en fase gaseosa suministrado desde el separador de aceite del lado de etapa baja 3c.

El condensador 5 realiza el intercambio de calor entre un refrigerante de alta temperatura y alta presión descargado del cuerpo compresor de etapa alta 4b del compresor de etapa alta 4 y un medio de calor tal como el aire o el agua y, por tanto, enfría y condensa el refrigerante. El condensador 5 es un intercambiador de calor interior que se instala en una habitación.

La unidad de expansión 6 expande adiabáticamente el refrigerante suministrado desde el condensador 5 y despresuriza el refrigerante. La unidad de expansión 6 tiene una pluralidad de (tres en la presente realización) válvulas de expansión 6a, 6b y 6c, que corresponden a tres intercambiadores de calor del evaporador 7 descrito más adelante, y se proporciona en un corriente arriba (lado de entrada) del evaporador 7. Se proporciona un dispositivo de válvula 15 en un tubo de conexión 10b entre la unidad de expansión 6 y el condensador 5. El dispositivo de válvula 15 abre y cierra una ruta de flujo del tubo de conexión 10b. Puede utilizarse un tubo capilar o similar en lugar de la unidad de expansión 6.

En la presente realización, el evaporador 7 tiene un intercambiador de calor por agua (primer intercambiador de calor) 31 y un intercambiador de calor por aire (segundo intercambiador de calor) 32 que se proporciona en paralelo con el intercambiador de calor por agua 31. El evaporador 7 es un intercambiador de calor exterior que se instala fuera de una habitación.

El refrigerante que sale del condensador 5 y pasa a través de la válvula de expansión (primera válvula de expansión) 6c se introduce en el intercambiador de calor por agua 31, y el intercambio de calor entre el refrigerante y el agua (primer medio de calor) se realiza mediante el intercambio de calor del agua 31.

El refrigerante que sale del condensador 5 y pasa a través de las válvulas de expansión (segunda válvula de expansión) 6a y 6b se introduce en el intercambiador de calor por aire 32, y el intercambio de calor entre el refrigerante y el aire (segundo medio de calor) lo realiza el intercambiador de calor por aire 32. Asimismo, en la presente realización, el intercambiador de calor por aire 32 tiene una primera unidad de intercambio de calor por aire 32a y una segunda unidad de intercambio de calor por aire 32b que se proporcionan en paralelo entre sí.

La válvula de cuatro vías 11 es una válvula que tiene cuatro puertos A, B, C y D. El puerto D está conectado al separador de aceite del lado de etapa alta 4c mediante un tubo de descarga 10d. Asimismo, el puerto A y el condensador 5 están conectados entre sí por un tubo de conexión del condensador 10e. El puerto B está conectado al acumulador del lado de etapa baja 3a por un tubo de introducción 10f. El puerto C está conectado a la primera unidad de intercambio de calor por aire 32a y a la segunda unidad de intercambio de calor por aire 32b del intercambiador de calor por aire 32 mediante un tubo de conexión de intercambio de calor 10g. En el tubo de conexión de intercambio de calor 10g, se proporciona una válvula de retención 16 que permite solo un flujo de refrigerante desde la válvula de cuatro vías 11 hacia el intercambiador de calor por aire 32.

La ruta de flujo de derivación 12 tiene una sección de derivación del lado bajo de agua (primera sección de derivación del lado bajo) 41 que conecta el intercambiador de calor por agua 31 y el compresor de etapa baja 3 entre sí, una sección de derivación del lado alto de agua (primera sección de derivación del lado alto) 42 que conecta el intercambiador de calor por agua 31 y el compresor 4 de etapa alta entre sí sin pasar por el compresor 3 de etapa baja, una sección de derivación del lado bajo de aire (segunda sección de derivación del lado bajo) 43 que conecta el intercambiador de calor por aire 32 y el compresor de etapa baja 3 entre sí, y una sección de derivación del lado alto de aire (segunda sección de derivación del lado alto) 44 que conecta el intercambiador de calor por aire 32 y el compresor de etapa alta 4 entre sí sin pasar por el compresor de etapa baja 3.

La sección de derivación del lado bajo de agua 41 es un tubo que conecta el intercambiador de calor por agua 31 y un centro del tubo de introducción 10f que se extiende desde el puerto B de la válvula de cuatro vías 11 entre sí. El refrigerante se puede introducir desde el intercambiador de calor por agua 31 al acumulador del lado de baja etapa 3a del compresor de baja etapa 3 a través de la sección de derivación del lado de baja de agua 41.

La sección de derivación del lado alto de agua 42 es un tubo 10 que se bifurca desde el centro de la sección de derivación del lado bajo de agua 41 y conecta el intercambiador de calor por agua 31 y el acumulador del lado de etapa alta 4a del compresor de etapa alta 4. El refrigerante se puede introducir directamente desde el intercambiador de calor por agua 31 al acumulador del lado de alta etapa 4a a través de la sección de derivación del lado alto de agua 42.

La sección de derivación del lado bajo de aire 43 es un tubo que se bifurca desde el centro del tubo de conexión de intercambio de calor 10g y conecta el intercambiador de calor por aire 32 y el acumulador de lado de etapa baja 3a entre sí. Por consiguiente, el refrigerante se puede introducir desde el intercambiador de calor por aire 32 al acumulador del lado de baja etapa 3a a través de la sección de derivación del lado bajo de aire 43. Por consiguiente, la válvula de retención 16 se proporciona para estar más cerca del lado de la válvula de cuatro vías 11 que de una posición en la que la sección de derivación del lado bajo de aire 43 se bifurca desde el tubo de conexión de intercambio de calor 10g, es decir, una ubicación de conexión entre la sección de derivación del lado bajo de aire 43 y el tubo de conexión de intercambio de calor 10g.

La sección de derivación del lado alto de aire 44 es un tubo que se bifurca desde el centro del tubo de conexión de intercambio de calor 10g y conecta el intercambiador de calor por aire 32 y el acumulador del lado de etapa alta 4a entre sí. Por consiguiente, el refrigerante se puede introducir directamente desde el intercambiador de calor por aire 32 al acumulador del lado de alta etapa 4a a través de la sección de derivación del lado alto de aire 44. En la presente realización, la sección de derivación del lado alto de aire 44 se bifurca desde el tubo de conexión de intercambio de calor 10g en un lado más cercano al intercambiador de calor por aire 32 que a la sección de derivación del lado bajo de aire 43. Por consiguiente, la válvula de retención 16 se proporciona para estar más cerca del lado de la válvula de cuatro vías 11 que de una posición en la que la sección de derivación del lado alto de aire 44 se bifurca desde el tubo de conexión de intercambio de calor 10g, es decir, una ubicación de conexión entre la sección de derivación del lado alto de aire 44 y el tubo de conexión de intercambio de calor 10g.

La válvula de apertura/cierre 13 tiene una primera válvula 21 que se proporciona en la sección de derivación del lado bajo del agua 41, una segunda válvula 22 que se proporciona en la sección de derivación del lado alto de agua 42, una tercera válvula 23 que se proporciona en la sección de derivación del lado bajo del aire 43, y una cuarta válvula 24 que se proporciona en la sección de derivación del lado alto del aire 44. Cada una de las válvulas 21, 22, 23 y 24 es una válvula de dos vías y abre y cierra una ruta de flujo de cada una de las secciones de derivación 41, 42, 43 y 44.

El controlador 14 opera la unidad de expansión 6, la válvula de apertura/cierre 13, la válvula de cuatro vías 11, y el dispositivo de válvula 15 y, por tanto, cambia la dirección del flujo del refrigerante en el circuito de refrigerante 2.

En este caso, la bomba de calor 1 de la presente realización incluye además un circuito de gas caliente 50. El circuito de gas caliente 50 tiene un tubo intercambiador de calor interno 51 que conecta una parte entre la primera unidad de intercambio de calor por aire 32a y una válvula de expansión 6a y una parte entre la segunda unidad de intercambio de calor por aire 32b y la válvula de expansión 6b entre sí, y un tubo de gas caliente 52 que se bifurca desde el tubo intercambiador de calor interno 51 y está conectado al tubo acumulador 10c entre el acumulador del lado de etapa baja 3a y la válvula de cuatro vías 11. Es decir, el circuito de gas caliente 50 se proporciona de modo que la parte entre la primera unidad de intercambio de calor por aire 32a y la válvula de expansión 6a (y la parte entre la segunda unidad de intercambio de calor por aire 32b y la válvula de expansión 6b) y una entrada del compresor de etapa baja 3 pueden comunicarse entre sí.

En el tubo intercambiador de calor interno 51, se proporcionan una quinta válvula 25 y una válvula de retención 27 entre una posición en la que el tubo de gas caliente 52 se bifurca desde el tubo intercambiador de calor interno 51 y la primera unidad de intercambio de calor de aire 32a, y una sexta válvula 26 y una válvula de retención 27 se proporcionan entre una posición en la que el tubo de gas caliente 52 se bifurca del tubo intercambiador de calor interno 51 y el segundo intercambiador de calor por aire 32b. La quinta válvula 25 y la sexta válvula 26 son operadas por el controlador 14 y, por tanto, abre o cierra la ruta de flujo del tubo intercambiador de calor interno 51. La válvula de retención 27 hace que el refrigerante fluya desde la primera unidad de intercambio de calor por aire 32a y la segunda unidad de intercambio de calor por aire 32b al tubo de gas caliente 52 a través del tubo intercambiador de calor interno 51 y, a la inversa, la válvula de retención 27 impide que el refrigerante fluya desde el tubo de gas caliente 52 a la primera unidad de intercambio de calor por aire 32a y a la segunda unidad de intercambio de calor por aire 32b. La sexta válvula 26 puede ser sustancialmente la misma que la quinta válvula 25.

A continuación, en caso de que la bomba de calor 1 funcione de acuerdo con los patrones de funcionamiento 1 a 5 mostrados en las FIG. 1 a 5, se describirá un procedimiento de conmutación de cada válvula por el controlador 14.

(Patrón de operación 1)

Como se muestra en la FIG. 1, en el patrón de operación 1, el controlador 14 opera la válvula de cuatro vías 11 de modo que el puerto D y el puerto A se comunican entre sí. Asimismo, el puerto B y el puerto C se comunican entre sí. Por consiguiente, el refrigerante descargado del compresor de etapa alta 4 se introduce en el condensador 5, y el refrigerante suministrado por el evaporador 7 se introduce en el compresor de etapa baja 3. En este estado, un canal de distribución del refrigerante se denomina primer canal.

Asimismo, el controlador 14 opera la primera válvula 21 a la cuarta válvula 24 para cerrar la sección de derivación del lado bajo del agua 41, cerrar la sección de derivación del lado alto de agua 42, abrir la sección de derivación del lado bajo de aire 43 y cerrar la sección de derivación del lado alto de aire 44. Por consiguiente, el refrigerante suministrado desde el intercambiador de calor por aire 32 no pasa a través de la válvula de cuatro vías 11, y todo el refrigerante se introduce en el acumulador del lado de etapa baja 3a del compresor de etapa baja 3. Asimismo, el refrigerante suministrado desde el intercambiador de calor por aire 32 es comprimido por el cuerpo del compresor de etapa baja 3b y, posteriormente, el refrigerante es comprimido aún más por el cuerpo compresor de etapa alta 4b, pasa a través de la válvula de cuatro vías 11, y se introduce en el condensador 5. En el patrón de operación 1, no se utiliza el intercambiador de calor por agua 31.

(Patrón de operación 2)

Como se muestra en la FIG. 2, en el patrón de operación 2, el controlador 14 opera la válvula de cuatro vías 11 para ajustar el canal de distribución del refrigerante al primer canal.

Asimismo, el controlador 14 opera la primera válvula 21 a la cuarta válvula 24 para abrir la sección de derivación del lado bajo del agua 41, cerrar la sección de derivación del lado alto de agua 42, abrir la sección de derivación del lado bajo de aire 43 y cerrar la sección de derivación del lado alto de aire 44. Por consiguiente, el refrigerante suministrado desde el intercambiador de calor por agua 31 y el intercambiador de calor por aire 32 no pasa a través de la válvula de cuatro vías 11, y todo el refrigerante se introduce en el acumulador del lado de etapa baja 3a del compresor de etapa baja 3. Asimismo, el refrigerante es comprimido por el cuerpo del compresor de etapa baja 3b y, posteriormente, el refrigerante es comprimido aún más por el cuerpo compresor de etapa alta 4b, pasa a través de la válvula de cuatro vías 11, y se introduce en el condensador 5. El patrón de operación 2 se realiza en caso de que la temperatura del refrigerante que sale del intercambiador de calor por agua 31 y la temperatura del refrigerante que sale del intercambiador de calor por aire 32 sean iguales entre sí y haya una diferencia de temperatura igual o superior a un valor predeterminado entre la temperatura del refrigerante que sale del intercambiador de calor por agua 31 y la temperatura del refrigerante que sale del intercambiador de calor por aire 32, y la temperatura del refrigerante que sale del condensador 5. En este caso, la "temperatura del refrigerante que sale del intercambiador de calor por agua 31" significa la temperatura de un refrigerante después de que el refrigerante que sale de la primera unidad de intercambio de calor por aire 32a y el refrigerante que sale de la segunda unidad de intercambio de calor por aire 32b se unan entre sí.

(Patrón de operación 3)

Como se muestra en la FIG. 3, en el patrón de operación 3, el controlador 14 opera la válvula de cuatro vías 11 para ajustar el canal de distribución del refrigerante al primer canal.

Asimismo, el controlador 14 opera la primera válvula 21 a la cuarta válvula 24 para cerrar la sección de derivación del lado bajo del agua 41, abrir la sección de derivación del lado alto de agua 42, abrir la sección de derivación del lado bajo de aire 43 y cerrar la sección de derivación del lado alto de aire 44. Por consiguiente, el refrigerante suministrado desde el intercambiador de calor por agua 31 no pasa a través de la válvula de cuatro vías 11 y el compresor de etapa baja 3, y el refrigerante se introduce en el acumulador del lado de etapa alta 4a del compresor de etapa alta 4. Asimismo, el refrigerante suministrado desde el intercambiador de calor por agua 31 es comprimido por el cuerpo compresor de etapa alta 4b y, posteriormente, el refrigerante pasa por la válvula de cuatro vías 11 y se introduce en el condensador 5. Asimismo, el refrigerante suministrado desde el intercambiador de calor por aire 32 no pasa a través de la válvula de cuatro vías 11, y todo el refrigerante se introduce en el acumulador del lado de etapa baja 3a del compresor de etapa baja 3. Asimismo, el refrigerante suministrado desde el intercambiador de calor por aire 32 es comprimido por el cuerpo del compresor de etapa baja 3b y, posteriormente, el refrigerante es comprimido aún más por el cuerpo compresor de etapa alta 4b, pasa a través de la válvula de cuatro vías 11, y se introduce en el condensador 5.

El patrón de operación 3 se realiza en caso de que la temperatura del refrigerante que sale del intercambiador de calor por agua 31 sea más alta que la temperatura del refrigerante que sale del intercambiador de calor por aire 32.

(Patrón de operación 4)

Como se muestra en la FIG. 4, en el patrón de operación 4, el controlador 14 opera la válvula de cuatro vías 11 para ajustar el canal de distribución del refrigerante al primer canal.

Asimismo, el controlador 14 opera la primera válvula 21 a la cuarta válvula 24 para abrir la sección de derivación del lado bajo del agua 41, cerrar la sección de derivación del lado alto de agua 42, cerrar la sección de derivación del lado bajo de aire 43 y cerrar la sección de derivación del lado alto de aire 44. Por consiguiente, el refrigerante suministrado desde el intercambiador de calor por agua 31 no pasa a través de la válvula de cuatro vías 11, y todo el refrigerante se introduce en el acumulador del lado de etapa baja 3a del compresor de etapa baja 3. Asimismo, el refrigerante suministrado desde el intercambiador de calor por agua 31 es comprimido por el cuerpo compresor de etapa baja 3b y, posteriormente, el refrigerante es comprimido aún más por el cuerpo compresor de etapa alta 4b, pasa a través de la válvula de cuatro vías 11, y se introduce en el condensador 5. En el patrón de operación 4, no se utiliza el intercambiador de calor por aire 32.

(Patrón de operación 5)

Como se muestra en la FIG. 5, en el patrón de operación 5, el controlador 14 opera la válvula de cuatro vías 11 para ajustar el canal de distribución del refrigerante al primer canal.

Asimismo, el controlador 14 opera la primera válvula 21 a la cuarta válvula 24 para abrir la sección de derivación del lado bajo del agua 41, cerrar la sección de derivación del lado alto de agua 42, cerrar la sección de derivación del lado bajo de aire 43 y abrir la sección de derivación del lado alto de aire 44. Por consiguiente, el refrigerante suministrado desde el intercambiador de calor por agua 31 no pasa a través de la válvula de cuatro vías 11, y todo el refrigerante se introduce en el acumulador del lado de etapa baja 3a del compresor de etapa baja 3. Asimismo, el refrigerante suministrado desde el intercambiador de calor por agua 31 es comprimido por el cuerpo compresor de etapa baja 3b y, posteriormente, el refrigerante es comprimido aún más por el cuerpo compresor de etapa alta 4b, pasa a través de la válvula de cuatro vías 11, y se introduce en el condensador 5. Asimismo, el refrigerante suministrado desde el intercambiador de calor por aire 32 no pasa a través de la válvula de cuatro vías 11 y el compresor de etapa baja 3, y el refrigerante se introduce en el acumulador del lado de etapa alta 4a. Asimismo, el refrigerante suministrado desde el intercambiador de calor por aire 32 es comprimido por el cuerpo compresor de etapa alta 4b y, posteriormente, el refrigerante pasa por la válvula de cuatro vías 11 y se introduce en el condensador 5.

El patrón de operación 5 se realiza en caso de que la temperatura del refrigerante que sale del intercambiador de calor por agua 31 sea más baja que la temperatura del refrigerante que sale del intercambiador de calor por aire 32.

A continuación, en caso de que la bomba de calor 1 opere en los patrones de la operación de descongelación 1 y 2 que se muestran en las FIG. 6 y 7, se describirá un procedimiento de conmutación de cada válvula por el controlador 14.

(Patrón de operación de descongelación 1)

Como se muestra en la FIG. 6, en el patrón de operación de descongelación 1, el controlador 14 opera la válvula de cuatro vías 11 de modo que el puerto D y el puerto C se comunican entre sí. Asimismo, el puerto B y el puerto A se comunican entre sí. Por consiguiente, el refrigerante descargado desde el compresor de etapa alta 4 se introduce en el evaporador 7, y el refrigerante suministrado desde el condensador 5 se introduce en el compresor de etapa baja 3. En este estado, un canal de distribución del refrigerante se denomina segundo canal.

Asimismo, el controlador 14 opera la primera válvula 21 a la cuarta válvula 24 para cerrar la sección de derivación del lado bajo del agua 41, cerrar la sección de derivación del lado alto de agua 42, cerrar la sección de derivación del lado bajo de aire 43 y cerrar la sección de derivación del lado alto de aire 44. Por consiguiente, un refrigerante de alta temperatura y alta presión suministrado desde el compresor de etapa alta 4 pasa a través de la válvula de cuatro vías 11 y se introduce en el intercambiador de calor por aire 32 a través del tubo de conexión de intercambio de calor 10g y la válvula de retención 16. Asimismo, el refrigerante pasa a través del intercambiador de calor por aire 32 y, por tanto, se realiza la descongelación del intercambiador de calor por aire 32 y, por tanto, el refrigerante fluye hacia dentro de las válvulas de expansión 6a y 6b que se proporcionan en la primera unidad de intercambio de calor por aire 32a y la segunda unidad de intercambio de calor por aire 32b. Posteriormente, el refrigerante se introduce en el condensador 5, pasa a través de la válvula de cuatro vías 11 y se introduce en el acumulador del lado de etapa baja 3a del compresor de la etapa baja 3. En este caso, no se utiliza el intercambiador de calor por agua 31.

(Patrón de operación de descongelación 2)

Como se muestra en la FIG. 7, en el patrón de operación de descongelación 2, el controlador 14 opera la válvula de cuatro vías 11 para ajustar el canal de distribución del refrigerante al segundo canal. Asimismo, el controlador 14 opera el dispositivo de válvula 15 para cerrar el tubo de conexión 10b.

Asimismo, el controlador 14 opera la primera válvula 21 a la cuarta válvula 24 para abrir la sección de derivación del lado bajo del agua 41, cerrar la sección de derivación del lado alto de agua 42, cerrar la sección de derivación del lado bajo de aire 43 y cerrar la sección de derivación del lado alto de aire 44. Por consiguiente, el refrigerante de alta temperatura y alta presión suministrado desde el compresor de etapa alta 4 pasa a través de la válvula de cuatro vías 11 y se introduce en el intercambiador de calor por aire 32 a través del tubo de conexión de intercambio de calor 10g. Asimismo, el refrigerante pasa a través del intercambiador de calor por aire 32 y, por tanto, se realiza la descongelación del intercambiador de calor por aire 32 y, por tanto, el refrigerante fluye hacia dentro de las válvulas de expansión 6a y 6b que se proporcionan en la primera unidad de intercambio de calor por aire 32a y la segunda unidad de intercambio de calor por aire 32b. Posteriormente, el refrigerante se introduce en el intercambiador de calor por agua 31 y se introduce en el acumulador del lado de baja etapa 3a del compresor de etapa baja 3 a través de la sección de derivación del lado bajo de agua 41. En este caso, no se utiliza el condensador 5.

(Patrón de operación de gas caliente)

Como se muestra en la FIG. 8, en un patrón de operación de gas caliente, el controlador 14 opera la válvula de cuatro vías 11 para ajustar el canal de distribución del refrigerante al segundo canal. Asimismo, el controlador 14 opera las válvulas de expansión 6a y 6b para cerrar el tubo de conexión 10b.

Asimismo, el controlador 14 opera la primera válvula 21 a la cuarta válvula 24 para cerrar la sección de derivación del lado bajo del agua 41, cerrar la sección de derivación del lado alto de agua 42, cerrar la sección de derivación del lado bajo de aire 43 y cerrar la sección de derivación del lado alto de aire 44. Asimismo, el controlador 14 opera la quinta válvula 25 y la sexta válvula 26 para abrir el tubo intercambiador de calor 51. Por consiguiente, el refrigerante de alta temperatura y alta presión suministrado desde el compresor de etapa alta 4 pasa a través de la válvula de cuatro vías 11 y se introduce en el intercambiador de calor por aire 32 a través del tubo de conexión de intercambio de calor 10g. Asimismo, el refrigerante pasa a través del intercambiador de calor por aire 32 y, por tanto, se realiza la descongelación del intercambiador de calor por aire 32 y, por tanto, el refrigerante fluye hacia dentro del tubo intercambiador de calor 51. Posteriormente, el refrigerante se introduce en el acumulador del lado de etapa baja 3a del compresor de etapa baja 3 a través del tubo de gas caliente 52. En este caso, no se utilizan el intercambiador de calor por aire 32 y el intercambiador de calor por agua 31.

En la bomba de calor 1 de la presente realización descrita anteriormente, fluctúa una cantidad de intercambio de calor en el evaporador 7 y cambia la temperatura del refrigerante y, por tanto, un estado del refrigerante hacia el compresor de etapa baja 3 y el compresor de etapa alta 4 puede no ser óptimo para la compresión en el compresor de etapa baja 3 y el compresor de etapa alta 4. Particularmente, el evaporador 7 tiene el intercambiador de calor por aire 32 que incluye la primera unidad de intercambio de calor por aire 32a y la segunda unidad de intercambio de calor por aire 32b, y el intercambiador de calor por agua 31. Por consiguiente, en cada caso, la temperatura del aire o del agua, que es un medio para realizar el intercambio de calor, fluctúa debido a un cambio de un entorno y, por tanto, es probable que la cantidad de intercambio de calor del refrigerante fluctúe en gran medida.

En este caso, ya que se proporciona la ruta de flujo de derivación 12, no solo el refrigerante suministrado desde el evaporador 7 puede introducirse en el compresor de etapa baja 3, sino también el refrigerante suministrado desde el evaporador 7 puede pasar por alto el compresor de etapa baja 3 y puede introducirse directamente en el compresor de etapa alta 4. Por lo tanto, de acuerdo con el estado del refrigerante que sale del evaporador 7, el canal del refrigerante se puede conmutar a un compresor capaz de realizar una compresión óptima. Por consiguiente, es posible mejorar la eficiencia de funcionamiento de la bomba de calor 1.

Asimismo, ya que se proporciona la ruta de flujo de derivación 12, el refrigerante que se suministra desde el evaporador 7 sin pasar por la válvula de cuatro vías 11 se puede introducir en el compresor de etapa baja 3, o se puede introducir directamente en el compresor de etapa alta 4. Por consiguiente, incluso en la bomba de calor que tiene la válvula de cuatro vías 11 y en la que se puede cambiar el canal de distribución del refrigerante, se realiza fácilmente una instalación adicional de ruta de flujo de derivación 12 de modo que el refrigerante suministrado desde el evaporador 7 se pueda introducir en el compresor capaz de funcionar de manera óptima.

Asimismo, ya que se proporciona el controlador 14, el canal del refrigerante se puede cambiar automáticamente de modo que el refrigerante se introduzca en el compresor capaz de realizar la compresión óptima de acuerdo con el estado del refrigerante que sale del evaporador 7.

Asimismo, ya que se proporciona la válvula de retención 16 en el tubo de conexión de intercambio de calor 10g, cuando el refrigerante pasa a través de la ruta de flujo de derivación 12 sin pasar por la válvula de cuatro vías 11 del intercambiador de calor por aire 32 y se introduce en cada uno de los compresores 3 y 4, todo el refrigerante suministrado desde el intercambiador de calor por aire 32 puede fluir a la ruta de flujo de derivación 12 (la sección de derivación del lado bajo de aire 43 y la sección de derivación del lado alto de aire 44). Por consiguiente, la ruta de flujo de derivación 12 puede ser completamente funcional.

Asimismo, en la configuración de la presente realización, el controlador 14 puede seleccionar el patrón de operación de descongelación 1 y el patrón de operación de descongelación 2. Asimismo, en los patrones de operación de descongelación 1 y 2, la descongelación se puede realizar efectivamente en un corto tiempo en el intercambiador de calor por aire 32. Asimismo, el controlador 14 también puede seleccionar el patrón de operación de gas caliente. Al realizar la operación de gas caliente, el refrigerante puede circular entre el intercambiador de calor por aire 32, el compresor de etapa baja 3 y el compresor de etapa alta 4 sin pasar por el condensador 5.

Si bien se han descrito y mostrado las realizaciones preferidas de la invención anteriormente, debe entenderse que estas son ejemplos ilustrativos de la invención y no deben considerarse como limitantes. Se pueden hacer adiciones, omisiones, sustituciones y otras modificaciones sin desviarse del alcance de la presente invención. Por consiguiente, la invención no debe considerarse limitada por la descripción anterior y está limitada únicamente por el alcance de las reivindicaciones adjuntas. Por ejemplo, en caso de que la temperatura del refrigerante que sale del condensador 5, la temperatura del refrigerante que sale del intercambiador de calor por agua 31 y la temperatura del refrigerante que sale del intercambiador de calor por aire 32 sean iguales entre sí, después de que el controlador 14 seleccione el primer canal en la válvula de cuatro vías 11, la sección de derivación del lado bajo del agua 41 se puede cerrar mediante la primera válvula 21, la sección de derivación del lado alto del agua 42 se puede abrir mediante la segunda válvula 22, la sección de derivación del lado bajo del aire 43 se puede cerrar mediante la tercera válvula 23, y la sección de derivación del lado alto del aire 44 se puede abrir mediante la cuarta válvula 24. Al realizar esta operación, en caso de que la temperatura del refrigerante que sale del condensador 5, la temperatura del refrigerante que sale del intercambiador de calor por agua 31 y la temperatura del refrigerante que sale del intercambiador de calor por aire 32 sean iguales entre sí, el refrigerante suministrado desde el intercambiador de calor por agua 31 se puede introducir directamente en el compresor de etapa alta 4 y el refrigerante suministrado desde el intercambiador de calor por aire 32 se puede introducir directamente en el compresor de etapa alta 4. Es decir, cada uno de los refrigerantes suministrados desde el intercambiador de calor por agua 31 y el refrigerante suministrado desde el intercambiador de calor por aire 32 se pueden introducir en un compresor adecuado para la compresión del compresor de etapa baja 3 y el compresor de etapa alta 4.

Por ejemplo, el controlador 14 puede no proporcionarse necesariamente. En este caso, cada válvula puede operarse manualmente. Sin embargo, dicha realización no cae dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Asimismo, el evaporador 7 no se limita a la combinación del intercambiador de calor por agua 31 y el intercambiador de calor por aire 32 descrito anteriormente, y el número de intercambiadores de calor no se limita al caso descrito anteriormente. Por ejemplo, el evaporador 7 puede no tener el intercambiador de calor por aire 32 y puede tener dos intercambiadores de calor por agua en paralelo. Sin embargo, dicha realización no cae dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas

Asimismo, en el circuito de refrigerante 2 descrito anteriormente, se pueden proporcionar diversas válvulas además de las diversas válvulas descritas anteriormente.

EXPLICACIÓN DE REFERENCIAS

1: bomba de calor

2: circuito refrigerante

3: compresor de etapa baja

3a: acumulador del lado de etapa baja

3b: cuerpo compresor de etapa baja

3c: separador de aceite del lado de etapa baja

4: compresor de etapa alta

4a: acumulador del lado de etapa alta

4b: cuerpo del compresor de etapa alta

4c: separador de aceite del lado de etapa alta

5: condensador

6: unidad de expansión

6a, 6b: válvula de expansión (segunda válvula de expansión)

6c: válvula de expansión (primera válvula de expansión)

7: evaporador

10: tubo (ruta de flujo)

10a: tubo entre etapas

10b: tubo de conexión

10c: tubo acumulador

10d: tubo de descarga

10e: tubo de conexión del condensador

10f: tubo de introducción

10g: tubo de conexión de intercambio de calor

11: válvula de cuatro vías

12: ruta de flujo de derivación

13: válvula de apertura/cierre

14: controlador

15: dispositivo de válvula

16: válvula de retención

21: primera válvula

22: segunda válvula

23: tercera válvula

24: cuarta válvula

25: quinta válvula

26: sexta válvula

27: válvula de retención

31: intercambiador de calor por agua (primer intercambiador de calor)

32: intercambiador de calor por aire (segundo intercambiador de calor)

32a: primera unidad de intercambio de calor por aire

32b: segunda unidad de intercambio de calor por aire

41: sección de derivación del lado bajo del agua (primera sección de derivación del lado bajo) 42: sección de derivación del lado alto de agua (primera sección de derivación del lado alto) 43: sección de derivación del lado bajo de aire (segunda sección de derivación del lado bajo) 44: sección de derivación del lado alto de aire (segunda sección de derivación del lado alto) 50: circuito de gas caliente

51: tubo intercambiador de calor

52: tubo de gas caliente

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una bomba de calor (1) que comprende:

un compresor de etapa baja (3) que está configurado para comprimir un refrigerante;

un compresor de etapa alta (4) que está configurado para comprimir el refrigerante descargado del compresor de etapa baja (3);

un condensador (5) que está configurado para condensar el refrigerante descargado del compresor de etapa alta (4); una unidad de expansión (6) que está configurada para despresurizar el refrigerante suministrado desde el condensador (5);

un evaporador (7) que está conectado a la unidad de expansión (6) y configurado para evaporar el refrigerante suministrado desde la unidad de expansión (6);

una válvula de cuatro vías (11) que está configurada para seleccionar un primer canal a través del cual se introduce el refrigerante descargado del compresor de etapa alta (4) en el condensador (5) y el refrigerante suministrado desde el evaporador (7) se introduce en el compresor de etapa baja (3) y un segundo canal a través del cual el refrigerante descargado del compresor de etapa alta (4) se introduce en el evaporador (7) y el refrigerante suministrado desde el condensador (5) se introduce en el compresor de etapa baja (3);

una ruta de flujo de derivación (12) a través de la cual el refrigerante suministrado desde el evaporador (7) se introduce en el compresor de etapa baja (3) sin pasar por la válvula de cuatro vías (11) o a través de la cual el refrigerante suministrado desde el evaporador (7) se introduce en el compresor de etapa alta (4) sin pasar por la válvula de cuatro vías (11) y el compresor de etapa baja (3); y:

una válvula de apertura/cierre (13) que se proporciona en la ruta de flujo de derivación (12) y abre o cierra la ruta de flujo de derivación (12); y

un controlador (14) que está configurado para operar la válvula de apertura/cierre (13) y la válvula de cuatro vías (11), caracterizado por que el evaporador (7) incluye un primer intercambiador de calor (31) que está configurado para realizar el intercambio de calor entre el refrigerante y un primer medio de calor, y

un segundo intercambiador de calor (32) que se proporciona en paralelo con el primer intercambiador de calor (31) y está configurado para realizar el intercambio de calor entre el refrigerante y un segundo medio de calor, en donde la ruta de flujo de derivación (12) incluye

una primera sección de derivación del lado bajo (41) que conecta el primer intercambiador de calor (31) y el compresor de etapa baja (3) entre sí,

una primera sección de derivación del lado alto (42) que conecta el primer intercambiador de calor (31) y el compresor de etapa alta (4) entre sí sin pasar por el compresor de etapa baja (3),

una segunda sección de derivación del lado bajo (43) que conecta el segundo intercambiador de calor (32) y el compresor de etapa baja (3) entre sí, y

una segunda sección de derivación del lado alto (44) que conecta el segundo intercambiador de calor (32) y el compresor de etapa alta (4) entre sí sin pasar por el compresor de etapa baja (3),

en donde la válvula de apertura/cierre (13) incluye

una primera válvula (21) que se proporciona en la primera sección de derivación del lado bajo (41),

una segunda válvula (22) que se proporciona en la primera sección de derivación del lado alto (42),

una tercera válvula (23) que se proporciona en la segunda sección de derivación del lado bajo (43), y

una cuarta válvula (24) que se proporciona en la segunda sección de derivación del lado alto (44).

2. La bomba de calor de acuerdo con la reivindicación 1, comprendiendo, además:

una ruta de flujo (10) a través de la cual el segundo intercambiador de calor (32) y la válvula de cuatro vías (11) están conectados entre sí,

en donde se proporcionan la segunda sección de derivación del lado bajo (43) y la segunda sección de derivación del lado alto (44) para ramificarse desde la ruta de flujo (10),

comprendiendo además la bomba de calor:

una válvula de retención (16) que se proporciona para estar más cerca del lado de la válvula de cuatro vías (11) en la ruta de flujo (10) que de una posición en la que la segunda sección de derivación del lado bajo (43) y la segunda sección de derivación de lado alto (44) se ramifica desde la ruta de flujo (10) y está configurada para permitir solo un flujo del refrigerante desde la válvula de cuatro vías (11) hacia el segundo intercambiador de calor (32).

3. La bomba de calor de acuerdo con la reivindicación 2,

en donde después de que el controlador (14) seleccione el segundo canal en la válvula de cuatro vías (11), el controlador (14) opera la primera válvula (21), la segunda válvula (22), la tercera válvula (23) y la cuarta válvula (24) para cerrar la ruta de flujo de derivación, e introduce el refrigerante descargado del compresor de etapa alta (4) en el segundo intercambiador de calor (32) a través de la válvula de retención (16).

4. La bomba de calor de acuerdo con la reivindicación 3, comprendiendo, además:

un dispositivo de válvula (15) que se proporciona entre el condensador y la unidad de expansión,

en donde el controlador (14) opera el dispositivo de válvula (15) para detener el flujo del refrigerante desde el condensador (5) a la unidad de expansión (6), selecciona el segundo canal en la válvula de cuatro vías (11), posteriormente, opera la primera válvula (21) para abrir la primera sección de derivación del lado bajo (41), y opera la segunda válvula (22), la tercera válvula (23) y la cuarta válvula (24) para cerrar la primera sección de derivación del lado alto (42), la segunda sección de derivación del lado bajo (43), y la segunda sección de derivación del lado alto ⁽44^).

5. La bomba de calor de acuerdo con la reivindicación 3,

en donde la unidad de expansión (6) incluye

una primera válvula de expansión (6c) que se proporciona en una entrada del primer intercambiador de calor (31) entre el condensador (5) y el primer intercambiador de calor (31), y

una segunda válvula de expansión (6a, 6b) que se dispone en paralelo con la primera válvula de expansión (6c) y se proporciona en una entrada del segundo intercambiador de calor (32) entre el condensador (5) y el segundo intercambiador de calor (32),

comprendiendo además la bomba de calor:

un circuito de gas caliente (50) que se proporciona para permitir que una parte entre el segundo intercambiador de calor (32) se comunique con la segunda válvula de expansión (6a, 6b) y una entrada del compresor de etapa baja (3); una quinta válvula (25) que se proporciona en el circuito de gas caliente (50); y

una válvula de retención (27) que se proporciona en el circuito de gas caliente (50) y está configurada para permitir solo un flujo del refrigerante desde la entrada del segundo intercambiador de calor (32) hacia la entrada del compresor de etapa baja (3),

en donde el controlador (14) está configurado para operar la segunda válvula de expansión (6a, 6b) para detener el flujo del refrigerante desde el condensador (5) a la segunda válvula de expansión (6a, 6b) y operar la quinta válvula (25) para abrir el circuito de gas caliente (50) para introducir el refrigerante suministrado desde el segundo intercambiador de calor (32) en el compresor de etapa baja (3) a través de la válvula de retención (27).

6. La bomba de calor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5,

en donde el controlador (14) está configurado para seleccionar el primer canal en la válvula de cuatro vías (11), en caso de que la temperatura del refrigerante que sale del primer intercambiador de calor (31) sea inferior a la temperatura del refrigerante que sale del segundo intercambiador de calor (32), el controlador está configurado para abrir la primera sección de derivación del lado bajo (41) mediante la primera válvula (21), cerrar la primera sección de derivación del lado alto (42) mediante la segunda válvula (22), cerrar la segunda sección de derivación del lado bajo (43) mediante la tercera válvula (23), y

abrir la segunda sección de derivación del lado alto (44) mediante la cuarta válvula (24), y

en caso de que la temperatura del refrigerante que sale del primer intercambiador de calor (31) sea mayor que la temperatura del refrigerante que sale del segundo intercambiador de calor (32), el controlador está configurado para cerrar la primera sección de derivación del lado bajo (41) mediante la primera válvula (21), abrir la primera sección de derivación del lado alto (42) mediante la segunda válvula (22), abrir la segunda sección de derivación del lado bajo (43) mediante la tercera válvula (23) y cerrar la segunda sección de derivación del lado alto (44) mediante la cuarta válvula (24).

7. La bomba de calor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 6,

en donde el controlador selecciona el primer canal en la válvula de cuatro vías (11),

en caso de que la temperatura del refrigerante que sale del condensador (5), la temperatura del refrigerante que sale del primer intercambiador de calor (31) y la temperatura del refrigerante que sale del segundo intercambiador de calor (32) sean iguales entre sí, el controlador está configurado para cerrar la primera sección de derivación del lado bajo (41) mediante la primera válvula (21), abrir la primera sección de derivación del lado alto (42) mediante la segunda válvula (22), cerrar la segunda sección de derivación del lado bajo (43) mediante la tercera válvula (23), y abrir la segunda sección de derivación del lado alto (44) mediante la cuarta válvula (24).

8. La bomba de calor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 7,

en caso de que la temperatura del refrigerante que sale del primer intercambiador de calor (31) y la temperatura del refrigerante que sale del segundo intercambiador de calor (32) sean iguales entre sí y haya una diferencia de temperatura entre la temperatura del refrigerante que sale del primer intercambiador de calor (31) y la temperatura del refrigerante que sale del segundo intercambiador de calor (32), y la temperatura del refrigerante que sale del condensador (5), el controlador está configurado para abrir la primera sección de derivación del lado bajo (41) mediante la primera válvula (21), cerrar la primera sección de derivación del lado alto (42) mediante la segunda válvula (22), abrir la segunda sección de derivación del lado bajo (43) mediante la tercera válvula (23) y cerrar la segunda sección de derivación del lado alto (44) mediante la cuarta válvula (24).

9. Un método para controlar una bomba de calor (1),

incluyendo la bomba de calor (1)

un compresor de etapa baja (3) que está configurado para comprimir un refrigerante,

un compresor de etapa alta (4) que está configurado para comprimir el refrigerante descargado del compresor de etapa baja (3),

un condensador (5) que está configurado para condensar el refrigerante descargado del compresor de etapa alta (4), una unidad de expansión (6) que está configurada para despresurizar el refrigerante suministrado desde el condensador (5),

un evaporador (7) que está conectado a la unidad de expansión (6) y está configurado para evaporar el refrigerante suministrado desde la unidad de expansión (6),

una válvula de cuatro vías (11) que está configurada para seleccionar un primer canal a través del cual se introduce el refrigerante descargado del compresor de etapa alta (4) en el condensador (5) y el refrigerante suministrado desde el evaporador (7) se introduce en el compresor de etapa baja (3) y un segundo canal a través del cual el refrigerante descargado del compresor de etapa alta (4) se introduce en el evaporador (7) y el refrigerante suministrado desde el condensador (5) se introduce en el compresor de etapa baja (3),

una ruta de flujo de derivación (12) a través de la cual el refrigerante suministrado desde el evaporador (7) se introduce en el compresor de etapa baja (3) sin pasar por la válvula de cuatro vías (11) o a través de la cual el refrigerante suministrado desde el evaporador (7) se introduce en el compresor de etapa alta (4) sin pasar por la válvula de cuatro vías (11) y el compresor de etapa baja (3), y

una válvula de apertura/cierre (13) que se proporciona en la ruta de flujo de derivación (12) y está configurada para abrir o cerrar la ruta de flujo de derivación (12),

incluyendo el evaporador (7)

un primer intercambiador de calor (31) que está configurado para realizar el intercambio de calor entre el refrigerante y un primer medio de calor, y

un segundo intercambiador de calor (32) que se proporciona en paralelo con el primer intercambiador de calor (31) y está configurado para realizar el intercambio de calor entre el refrigerante y un segundo medio de calor,

incluyendo la ruta de flujo de derivación (12)

incluyendo la válvula de apertura/cierre (13)

una tercera válvula (23) que se proporciona en la segunda sección de derivación del lado bajo (43), y una cuarta válvula (24) que se proporciona en la segunda sección de derivación del lado alto (44),

incluyendo además la bomba de calor (1)

estando proporcionadas la segunda sección de derivación del lado bajo (43) y la segunda sección de derivación del lado alto (44) para ramificarse desde la ruta de flujo (10),

incluyendo además la bomba de calor

una válvula de retención (16) que se proporciona para estar más cerca del lado de la válvula de cuatro vías (11) en la ruta de flujo (10) que de una posición en la que la segunda sección de derivación del lado bajo (43) y la segunda sección de derivación de lado alto (44) se ramifica desde la ruta de flujo (10) y permite solo un flujo de refrigerante desde la válvula de cuatro vías (11) hacia el segundo intercambiador de calor (32),

comprendiendo el método:

seleccionar el primer canal en la válvula de cuatro vías (11);

posteriormente, en caso de que la temperatura del refrigerante que sale del primer intercambiador de calor (31) sea inferior a la temperatura del refrigerante que sale del segundo intercambiador de calor (32), abrir la primera sección de derivación del lado bajo (41) mediante la primera válvula (21), cerrar la primera sección de derivación del lado alto (42) mediante la segunda válvula (22), cerrar la segunda sección de derivación del lado bajo (43) mediante la tercera válvula (23) y abrir la segunda sección de derivación del lado alto (44) mediante la cuarta válvula (24); y en caso de que la temperatura del refrigerante que sale del primer intercambiador de calor (31) sea mayor que la temperatura del refrigerante que sale del segundo intercambiador de calor (32), cerrar la primera sección de derivación del lado bajo (41) mediante la primera válvula (21), abrir la primera sección de derivación del lado alto (42) mediante la segunda válvula (22), abrir la segunda sección de derivación del lado bajo (43) mediante la tercera válvula (23), y cerrar la segunda sección de derivación del lado alto (44) mediante la cuarta válvula (24).

10. Un método para controlar una bomba de calor (1),

incluyendo la bomba de calor (1)

incluyendo el evaporador (7)

un segundo intercambiador de calor (32) que se proporciona en paralelo con el primer intercambiador de calor (31) y está configurado para realizar el intercambio de calor entre el refrigerante y un segundo medio de calor, incluyendo la ruta de flujo de derivación (12)

incluyendo la válvula de apertura/cierre (13)

incluyendo además la bomba de calor (1)

incluyendo además la bomba de calor

comprendiendo el método:

seleccionar el primer canal en la válvula de cuatro vías (11); y

posteriormente, en caso de que la temperatura del refrigerante que sale del condensador (5), la temperatura del refrigerante que sale del primer intercambiador de calor (31) y la temperatura del refrigerante que sale del segundo intercambiador de calor (32) sean iguales entre sí, cerrar la primera sección de derivación del lado bajo (41) mediante la primera válvula (21), abrir la primera sección de derivación del lado alto (42) mediante la segunda válvula (22), cerrar la segunda sección de derivación del lado bajo (43) mediante la tercera válvula (23), y abrir la segunda sección de derivación del lado alto (44) mediante la cuarta válvula (24).

11. Un método para controlar una bomba de calor (1),

incluyendo la bomba de calor (1)

incluyendo el evaporador (7)

incluyendo la válvula de apertura/cierre (13)

incluyendo además la bomba de calor (1)

incluyendo además la bomba de calor

una válvula de retención (16) que se proporciona para estar más cerca del lado de la válvula de cuatro vías (11) en la ruta de flujo (10) que de una posición en la que la segunda sección de derivación del lado bajo (43) y la segunda sección de derivación del lado alto (44) se ramifica desde la ruta de flujo (10) y está configurada para permitir solo un flujo del refrigerante desde la válvula de cuatro vías (11) hacia el segundo intercambiador de calor (32), comprendiendo el método:

seleccionar el primer canal en la válvula de cuatro vías (11); y

posteriormente, en caso de que la temperatura del refrigerante que sale del primer intercambiador de calor (31) y la temperatura del refrigerante que sale del segundo intercambiador de calor (32) sean iguales entre sí y haya una diferencia de temperatura entre la temperatura del refrigerante que sale del primer intercambiador de calor (31) y la temperatura del refrigerante que sale del segundo intercambiador de calor (32), y la temperatura del refrigerante que sale del condensador (5), abrir la primera sección de derivación del lado bajo (41) mediante la primera válvula (21), cerrar la primera sección de derivación del lado alto (42) mediante la segunda válvula (22), abrir la segunda sección de derivación del lado bajo (43) mediante la tercera válvula (23), y cerrar la segunda sección de derivación del lado alto (44) mediante la cuarta válvula (24).