ES2311662T3 - Aparato de ciclo frigorifico. - Google Patents

Abstract

Aparato de ciclo frigorífico que usa dióxido de carbono como refrigerante y que tiene un compresor (1), un intercambiador de calor exterior (3), un expansor (6), un intercambiador de calor interior (8) y un compresor auxiliar (10) en el cual dicho compresor auxiliar (10) es accionado por recuperación de potencia por dicho expansor (6), caracterizado porque cuando el refrigerante fluye utilizando dicho intercambiador de calor interior (8) como un evaporador, un lado de descarga de dicho compresor auxiliar (10) se convierte en un lado de aspiración de dicho compresor (1), y cuando el refrigerante fluye utilizando dicho intercambiador de calor interior (8) como un refrigerador de gas, un lado de descarga de dicho compresor (1) se convierte en un lado de aspiración de dicho compresor auxiliar (10).

Description

Aparato de ciclo frigorífico.

La presente invención se refiere a un aparato de ciclo frigorífico que usa dióxido de carbono como refrigerante y que tiene un compresor, un intercambiador de calor de exterior, un expansor y un intercambiador de calor de interior.

Técnica anterior

Un caudal de masa de refrigerante que circula a través de un aparato de ciclo frigorífico es idéntico en cualquier punto en el ciclo frigorífico. Si una densidad de aspiración del refrigerante pasa por un compresor se define como DC y una densidad de aspiración del refrigerante que pasa por un expansor se define como DE, la DE/DC (relación de densidad) siempre es constante.

En los últimos años, se ha centrado la atención sobre un aparato de ciclo frigorífico que usa, como refrigerante, dióxido de carbono (de ahora en adelante CO_{2}) en el cual el coeficiente de destrucción de ozono es cero y el coeficiente de calentamiento global es extremadamente inferior al Freón. El refrigerante de CO_{2} tiene una temperatura crítica baja tan baja como 31,06ºC. Cuando se utiliza una temperatura superior a esta temperatura, se pone un lado de alta presión (salida del compresor - refrigerador de gas - entrada de dispositivo de reducción de presión) del aparato de ciclo frigorífico en un estado supercrítico en el cual el refrigerante de CO_{2} no se condensa, y hay un rasgo de que la eficacia de operación del aparato de ciclo frigorífico se deteriora en comparación con un refrigerante convencional. Por lo tanto, es importante para el aparato de ciclo frigorífico que usa refrigerante de CO_{2} mantener un COP óptimo, y si se cambia una temperatura del refrigerante, es necesario que se ajuste una presión a una presión de refrigerante que es óptima a la temperatura del refrigerante.

Sin embargo, cuando el aparato de ciclo frigorífico va provisto del expansor y se usa la recuperación de potencia por el expansor como una parte de una fuerza motriz del compresor, el número de rotación del expansor y el número de rotación del compresor deben ser idénticos, y es difícil mantener el COP óptimo cuando se cambia el estado de operación obligado por el hecho de que la relación de densidad es constante.

Por lo tanto, se propone una estructura en la cual se proporciona un tubo de derivación que evita el expansor, se controla la cantidad de refrigerante que fluye dentro del expansor, y se mantiene el COP óptimo (véanse por ejemplo los documentos de patente 1 y 2).

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Documento de patente 1

Solicitud de patente japonesa abierta a inspección pública número 2000-234814 (párrafos (0024) y (0025) y figura 1).

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Documento de patente 2

Solicitud de patente japonesa abierta a inspección pública número 2001-116371 (párrafos (0023) y figura 1).

Sin embargo, el documento JP 2002 022298 A representa un dispositivo de ciclo frigorífico que comprende un compresor para presurizar el refrigerador, un radiador, para enfriar el refrigerante presurizado por el compresor, un dispositivo de expansión dispuesto en un lado corriente abajo del radiador en un flujo de refrigerante para tomar potencia descomprimiendo y expandiendo el refrigerante anteriormente enfriado, una válvula reductora de presión prevista en otro lado corriente abajo del dispositivo de expansión y un evaporador para calentar el refrigerante descomprimido por la válvula reductora de presión que se conectan secuencialmente el uno al otro mediante tubería.

Sin embargo, hay un problema ya que al incrementarse una diferencia entre el caudal volumétrico de fluido que fluye dentro del expansor y un caudal óptimo en términos de diseño, se incrementa una cantidad de refrigerante que fluye por el tubo de derivación y por consiguiente, la potencia que se podría haber recuperado no se puede recuperar adecuadamente.

Si se usa la recuperación de potencia por el expansor como fuerza motriz para un compresor auxiliar que es diferente del compresor, es posible eliminar la limitación de que el número de rotación del expansor y el número de rotación del compresor deban ser idénticos. Sin embargo, incluso si el compresor auxiliar es accionado por el expansor, sigue persistiendo la limitación de que la relación de densidad sea constante, y sigue siendo necesario controlar la cantidad de refrigerante que fluye dentro del expansor.

Igualmente; un objetivo de la presente invención es reducir lo más posible la limitación de que la relación de densidad sea constante; y obtener un gran efecto de recuperación de potencia en un amplio intervalo operativo.

Sumario de la invención

La presente invención proporciona un aparato de ciclo frigorífico que usa dióxido de carbono como refrigerante y que tiene un compresor, un intercambiador de calor exterior, un expansor, un intercambiador de calor interior y un compresor auxiliar, en el cual el compresor auxiliar es accionado por recuperación de potencia por el expansor, cuando el refrigerante fluye usando el intercambiador de calor interior como evaporador, un lado de descarga del compresor auxiliar se convierte en lado de aspiración del compresor, y cuando el refrigerante fluye usando el intercambiador interior como refrigerador de gas, un lado de descarga del compresor se convierte en un lado de aspiración del compresor auxiliar.

Según la presente invención, un aparato de ciclo frigorífico se estructura de tal manera que cuando el refrigerante fluye mientras se usa un intercambiador de calor interior como evaporador, un lado de descarga de un compresor auxiliar es un lado de aspiración de un compresor, y el refrigerante que es aspirado dentro del compresor por el compresor auxiliar se sobrealimenta, y cuando el refrigerante fluye mientras se usa el intercambiador de calor interior como refrigerador de gas, el lado de descarga del compresor es un lado de aspiración del compresor auxiliar y, además, el refrigerante que se descarga a partir del compresor se sobrepresuriza, reduciendo de este modo la diferencia en la relación de densidad por el flujo de refrigerante (aspecto de operación) para conseguir una alta eficiencia.

La relación de densidad del aspecto se explicará usando la figura 3. En el presente documento, el flujo de refrigerante en el cual se usa el intercambiador de calor interior como evaporador se denomina aspecto de operación de enfriamiento, y un caso en el cual el lado de descarga del compresor auxiliar es el lado de aspiración del compresor se denomina un aspecto de sobrealimentador, y un caso en el cual el lado de descarga del compresor es el lado de aspiración del compresor auxiliar se denomina aspecto de sobrepresurización.

Por ejemplo, un expansor del sobrealimentador que es óptimo para el aspecto de operación de enfriamiento se diseña de tal manera que una relación de densidad fija es de 3,36 en el momento de la mitad de la operación nominal. Cuando este expansor se usa en el aspecto de sobrealimentador, una relación de densidad fija en la operación de calentamiento en el momento de la operación nominal es 8,50, y la relación de densidad fija en el momento de la mitad de la operación nominal es 8,02.

En el aspecto de operación de enfriamiento cuando se usa el expansor en el aspecto de sobrepresurización, una relación de densidad fija en el momento de la operación nominal es 3,00 y una relación de densidad fija en el momento de la mitad de la operación nominal es 2,65, una relación de densidad fija en el momento de la operación nominal en el aspecto de operación de calentamiento es 5,99, y una relación de densidad fija en el momento de la mitad de la operación nominal es 5,29.

Cuando se usa el expansor en el aspecto de sobrealimentador, una relación de densidad fija en el momento de la operación nominal en el aspecto de operación de enfriamiento es 4,09, y una relación de densidad fija en el momento de la operación nominal en el aspecto de la operación de calentamiento es 8,50. Por lo tanto, si se compara con el caso en el momento de la operación nominal, una diferencia entre la relación de densidad fija en el aspecto de operación de enfriamiento y la relación de densidad fija en el aspecto de operación de calentamiento es 4,41.

Cuando el expansor se usa en el aspecto de sobrealimentador, la relación de densidad fija en el momento de la operación nominal en el aspecto de operación de enfriamiento es 3,00 y la relación de densidad fija en el momento de la operación nominal en el aspecto de operación de calentamiento es 5,99. Por lo tanto, si se compara con el caso en el momento de la operación nominal, una diferencia entre la relación de densidad fija en el aspecto de operación de enfriamiento y la relación de densidad fija en el aspecto de operación de calentamiento es 2,99.

Por otra parte, si el expansor se establece en el aspecto sobrealimentador en el momento del aspecto de operación de enfriamiento y el expansor se establece en el aspecto de sobrepurización en el momento del aspecto de operación de calentamiento como en este aspecto, la relación de densidad fija en el momento de la operación nominal en el aspecto de operación de enfriamiento es 4,09 y la relación de densidad fija en el momento de la operación nominal en el aspecto de operación de calentamiento es 5,99. Por lo tanto, si se compara con el caso en el momento de la operación nominal, una diferencia entre la relación de densidad fija en el aspecto de operación de enfriamiento y la relación de densidad fija en el aspecto de operación de calentamiento es 1,90, y la diferencia en la relación de densidad por el flujo de refrigerante (aspecto de operación) se puede reducir.

El aspecto de conmutación entre el sobrealimentador y la sobrepresurización del presente aspecto es la característica de la presente invención, y se muestra la comparación del COP en la figura 4.

Como ejemplo comparativo, se usan un sistema en el cual una válvula de derivación y una válvula de preexpansión se usan juntas y un sistema de generador eléctrico. En el sistema en el cual se usan juntas la válvula de derivación y la válvula de preexpansión, se proporciona un tubo de derivación que evita el expansor mediante una válvula de derivación, una cantidad de refrigerante que fluye dentro del tubo de derivación se ajusta mediante esta válvula de derivación, el expansor va provisto en su lado de flujo de entrada con la válvula de preexpansión, y un caudal del refrigerante que fluye dentro del expansor se ajusta mediante esta válvula de preexpansión. En el sistema de generador eléctrico, la presente invención y el ejemplo comparativo se comparan en el estado de control de ciclo óptimo, y se toma en consideración la eficacia de conversión de electricidad.

La figura 4 muestra los valores COP en un aspecto de operación nominal de enfriamiento y un aspecto de media operación nominal de enfriamiento y en un aspecto de operación nominal de calentamiento y un aspecto de media operación nominal de calentamiento cuando se opera el expansor en el momento de operación nominal en el aspecto de operación de enfriamiento.

Como se muestra en la figura 4, según la presente invención, es posible obtener un alto valor COP incluso comparado con el sistema en el cual la válvula de derivación y la válvula de preexpansión se usan juntas.

Según una realización preferida de la invención, el aparato comprende, además, una primera válvula de cuatro vías a la cual están conectados un tubo de lado de descarga y un tubo de lado de aspiración del compresor, una segunda válvula de cuatro vías a la cual están conectados un tubo de lado de descarga y un tubo de lado de aspiración del expansor, y una tercera válvula de cuatro vías a la cual están conectados un tubo de lado de descarga y un tubo de lado de aspiración del compresor auxiliar, cuando el refrigerante fluye usando el intercambiador de calor interior como evaporador, un lado de descarga del compresor auxiliar se convierte en un lado de aspiración del compresor, y cuando el refrigerante fluye usando el intercambiador de calor interior como refrigerador de gas, un lado de descarga del compresor se convierte en un lado de aspiración del compresor auxiliar mediante la primera válvula de cuatro vías y la tercera válvula de cuatro vías, y se establece siempre una dirección de refrigerante que fluye por el expansor en la misma dirección mediante la segunda válvula de cuatro vías.

Según una realización preferida de la presente invención, al menos una de la segunda válvula de cuatro vías y la tercera válvula de cuatro vía se sustituye por un circuito puente de válvulas de retención, es posible conmutar el flujo de refrigerante sin la necesidad de un mecanismo de control para su conmutación.

Según una realización preferida de la presente invención, el aparato comprende, además, un circuito de derivación que reduce una cantidad de refrigerante que fluye dentro del expansor, y una válvula de derivación que ajusta una cantidad de refrigerante que fluye por el circuito de derivación. Cuando un caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor es superior a un caudal designado, es posible reducir el caudal de refrigerante que fluye dentro del expansor incrementando una abertura de la válvula de derivación.

Según una realización preferida de la presente invención, el aparato comprende, además, una válvula de preexpansión que incrementa la cantidad de refrigerante que fluye dentro del expansor. Cuando el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor es inferior al caudal designado, es posible reducir la densidad para incrementar el caudal de refrigerante que fluye dentro del expansor reduciendo la abertura de la válvula de
preexpansión.

Según una realización preferida de la presente invención, una capacidad de aspiración del compresor es 3 a 6 veces superior a una capacidad de aspiración del expansor. Estableciendo de esta manera, la capacidad de aspiración del compresor y la capacidad de aspiración del expansor, es posible acercar el uno del otro el número de rotación del compresor y el número de rotación de expansor.

Según una realización preferida de la presente invención, una capacidad de aspiración del compresor es 4 veces superior a una capacidad de aspiración del expansor, y una capacidad de aspiración del compresor auxiliar es 4,3 veces superior a la capacidad de aspiración del expansor. Si la capacidad de aspiración del compresor auxiliar se cambia respecto de la capacidad de aspiración del compresor por una relación de la densidad de aspiración del compresor y la densidad de aspiración del compresor auxiliar, es posible establecer el número de rotación del expansor y el número de rotación del compresor establecido es sustancialmente idéntico.

Según una realización preferida de la presente invención, una frecuencia nominal de la operación de enfriamiento del compresor y la frecuencia nominal de la operación de enfriamiento del compresor auxiliar se establecen a la misma frecuencia. Estableciendo la frecuencia nominal de la operación de enfriamiento del compresor auxiliar y la frecuencia nominal de la operación de enfriamiento del compresor a la misma frecuencia, es posible conseguir una frecuencia nominal de la operación de calentamiento del compresor auxiliar inferior a una frecuencia nominal de la operación de calentamiento del compresor.

La figura 5 muestra una relación entre las frecuencias del compresor y el compresor auxiliar cuando la frecuencia nominal de operación de enfriamiento del compresor auxiliar y la frecuencia nominal de operación de enfriamiento del compresor se establecen a la misma frecuencia de 40 Hz. Como se muestra en la figura 5, la frecuencia nominal de operación de calentamiento del compresor auxiliar resulta de 39,3 Hz, que es inferior a la frecuencia nominal de operación de calentamiento de 60 Hz del compresor, una media operación nominal del compresor auxiliar en el momento de la operación de calentamiento resulta de 18,4 Hz que es inferior a una media frecuencia nominal de 30 Hz del compresor en el momento de la operación de calentamiento. Una media frecuencia nominal del compresor auxiliar en el momento de la operación de enfriamiento resulta de 19,6 Hz que es inferior a una media frecuencia nominal de 20 Hz del compresor en el momento de la operación de enfriamiento. Como se muestra en la figura 5, si la frecuencia nominal del compresor auxiliar se establece en un valor cercano a 40 Hz, es posible obtener la mayor eficacia. Es decir, en el caso de un compresor de desplazamiento de este tipo, a media que se incrementa el número de rotación, se reduce la pérdida por fuga, pero a medida que se incrementa el número de rotación se incrementa la pérdida mecánica. Por lo tanto, el número de rotación de 40 Hz es un número de rotación de alta eficacia.

Según una realización preferida de la presente invención, en el primer aspecto, una frecuencia de operación del compresor auxiliar es inferior a una frecuencia de operación del compresor. Con esta característica, es posible girar el compresor auxiliar con mayor eficacia.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 muestra una estructura de un acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire del tipo bomba de calor según una realización de la presente invención.

La figura 2 muestra una estructura de un acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire del tipo bomba de calor según otra realización de la presente invención.

La figura 3 muestra un ejemplo de una relación de densidad fija en el momento de operación de enfriamiento y operación de calentamiento en un modo cargador en el cual un lado de descarga de un compresor auxiliar se convierte en un lado de aspiración de un compresor y en un modo de superpresurización en el cual un lado de descarga del compresor se convierte en un lado de aspiración del compresor auxiliar.

La figura 4 muestra un sistema de conmutación entre una sobrealimentación y sobrepresurización y una comparación de relaciones óptimas de COP del ejemplo comparativo.

La figura 5 muestra una relación entre frecuencias del compresor y el compresor auxiliar cuando una frecuencia nominal de operación de enfriamiento del compresor auxiliar se establece en 37 Hz que es la misma que la del compresor.

La figura 6 muestra una estructura de un acondicionador de aire del tipo bomba de calor según otra realización de la invención.

La figura 7 muestra una estructura de un acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire del tipo bomba de calor según otra realización de la invención.

La figura 8 muestra una estructura de un acondicionador de aire del tipo bomba de calor según otra realización de la invención.

La figura 9 muestra una estructura de un acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire del tipo bomba de calor según otra realización de la invención.

La figura 10 muestra una estructura de un acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire del tipo bomba de calor según otra realización de la invención.

La figura 11 muestra una estructura de un acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire del tipo bomba de calor según otra realización de la invención.

La figura 12 muestra una estructura de un acondicionador de aire del tipo bomba de calor según otra realización de la invención.

La figura 13 muestra una estructura de un acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire del tipo bomba de calor según otra realización de la invención.

La figura 14 muestra una estructura de un acondicionador de aire del tipo bomba de calor según otra realización de la invención.

La figura 15 muestra una estructura de un acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire del tipo bomba de calor según otra realización de la invención.

La figura 16 muestra una estructura de un acondicionador de aire del tipo bomba de calor según otra realización de la invención.

La figura 17 muestra una estructura de un acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire del tipo bomba de calor según otra realización de la invención.

La figura 18 muestra una estructura de un acondicionador de aire del tipo bomba de calor según otra realización de la invención.

La figura 19 muestra una estructura de un acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire del tipo bomba de calor según otra realización de la invención.

La figura 20 muestra una estructura de un acondicionador de aire del tipo bomba de calor según otra realización de la invención.

La figura 21 muestra una estructura de un acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire del tipo bomba de calor según otra realización de la invención.

La figura 22 muestra una estructura de un acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire del tipo bomba de calor según otra realización de la invención.

La figura 23 muestra una estructura de un acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire del tipo bomba de calor según otra realización de la invención.

La figura 24 muestra una estructura de un acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire del tipo bomba de calor según otra realización de la invención.

La figura 25 muestra una estructura de un acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire del tipo bomba de calor según otra realización de la invención.

La figura 26 muestra una estructura de un acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire del tipo bomba de calor según otra realización de la invención.

La figura 27 muestra una estructura de un acondicionador de aire del tipo bomba de calor según otra realización de la invención.

La figura 28 muestra una estructura de un acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire del tipo bomba de calor según otra realización de la invención.

La figura 29 muestra una estructura de un acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire del tipo bomba de calor según otra realización de la invención.

La figura 30 muestra una estructura de un acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire del tipo bomba de calor según otra realización de la invención.

La figura 31 muestra una estructura de un acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire del tipo bomba de calor según otra realización de la invención.

La figura 32 muestra una estructura de un acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire del tipo bomba de calor según otra realización de la invención.

La figura 33 muestra una estructura de un acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire del tipo bomba de calor según otra realización de la invención.

La figura 34 muestra una estructura de un acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire del tipo bomba de calor según otra realización de la invención.

La figura 35 muestra una estructura de un acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire del tipo bomba de calor según otra realización de la invención.

La figura 36 muestra una estructura de un acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire del tipo bomba de calor según otra realización de la invención.

La figura 37 muestra una estructura de un acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire del tipo bomba de calor según otra realización de la invención.

La figura 38 muestra una estructura de un acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire del tipo bomba de calor según otra realización de la invención.

La figura 39 muestra una estructura de un acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire del tipo bomba de calor según otra realización de la invención.

La figura 40 muestra una estructura de un acondicionador de aire del tipo bomba de calor según otra realización de la invención.

La figura 41 muestra una estructura de un acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire del tipo bomba de calor según otra realización de la invención.

La figura 42 muestra una estructura de un acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire del tipo bomba de calor según otra realización de la invención.

La figura 43 muestra una estructura de un acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire del tipo bomba de calor según otra realización de la invención.

La figura 44 muestra una estructura de un acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire del tipo bomba de calor según otra realización de la invención.

La figura 45 muestra una estructura de un acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire del tipo bomba de calor según otra realización de la invención.

Realizaciones preferidas

Se explicará un aparato de ciclo frigorífico según una realización de la presente invención con referencia a los siguientes dibujos basados en un acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire del tipo bomba de calor.

La figura 1 muestra una estructura de acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire del tipo bomba de calor de la presente invención.

Como se muestra en la figura 1, el acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire del tipo bomba de calor de esta realización utiliza refrigerante de CO_{2} como refrigerante, y tiene un circuito de refrigerante. El circuito de refrigerante comprende un compresor 1 que tiene un motor 11, un intercambiador de calor exterior 3, un expansor 6, un intercambiador de calor interior 8 y un compresor auxiliar 10 que están todos conectados el uno al otro por
tubos.

El circuito refrigerante comprende una primera válvula de cuatro vías 2 a la cual están conectados un tubo de lado de descarga y un tubo de lado de aspiración del compresor 1, una segunda válvula de cuatro vías 4 a la cual están conectado un tubo de lado de descarga y un tubo de lado de aspiración del expansor 6, y una tercera válvula de cuatro vías a la cual están conectados un tubo de lado de descarga y un tubo de lado de aspiración del compresor auxiliar 10. En el caso del flujo de refrigerante en el cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como refrigerador de gas y el intercambiador de calor interior 8 como evaporador, la primera válvula de cuatro vías 2 y la tercera válvula de cuatro vías 9 se conmutan para que de este modo el lado de descarga del compresor auxiliar 10 se convierta en el lado de aspiración del compresor 1. En el caso del flujo de refrigerante en el cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como evaporador y el intercambiador de calor interior 8 como refrigerador de gas, la primera válvula de cuatro vías 2 y la tercera válvula de cuatro vías 9 se conmutan para que de este modo el lado de descarga del compresor 1 se convierta en el lado de aspiración del compresor auxiliar 10. Conmutando la segunda válvula de 4 vías 4, una dirección del refrigerante que fluye dentro del expansor 6 se convierte siempre en la misma dirección.

El expansor 6 va provisto en su lado de flujo entrante de una válvula de preexpansión 5 que puede cambiar una abertura de la válvula. Se prevé un circuito de derivación para derivar la válvula de preexpansión 5 y el expansor. Este circuito de derivación va provisto de una válvula de derivación 7 que ajusta un caudal de refrigerante del circuito de derivación.

Un eje de mando del expansor 6 y un eje de mando del compresor auxiliar 10 se conectan el uno al otro, y el compresor auxiliar 10 es accionado por recuperación de potencia por el expansor 6.

La operación del acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire del tipo bomba de calor de esta realización se explicará a continuación.

En primer lugar, se explicará un modo operativo de enfriamiento en el cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como refrigerador de gas y el intercambiador de calor interior 8 se usa como evaporador. Se muestra un flujo de refrigerante en este modo operativo de enfriamiento con flechas macizas en los dibujos.

El refrigerante en el momento del modo operativo de enfriamiento se comprime a una alta temperatura y a una alta presión y se descarga por el compresor 1 que es accionado por el motor 11. El refrigerante se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3 a través de la primera válvula de cuatro vías 2. En el intercambiador de calor exterior 3, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico, y disipa el calor al fluido en forma de aire y agua. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del expansor 6 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4 y la válvula de preexpansión 5, y se expande mediante el expansor 6. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de salida del intercambiador de calor exterior 3. Las aberturas de la válvula de preexpansión 5 y la válvula de derivación 7 se ajustan de tal manera que cuando un caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, la abertura de la válvula de derivación 7 se incrementa para reducir el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6, y cuando el caudal volumétrico es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, la abertura de la válvula de preexpansión 5 se reduce para incrementar el caudal volumétrico. El refrigerante de CO_{2} expandido pasa a través de la segunda válvula de cuatro vías 4, y se evapora y aspira el calor en el intercambiador de calor interior 8. Se enfría una habitación mediante la endotermia. El refrigerante que se ha evaporado se introduce dentro del compresor auxiliar 10 a través de la tercera válvula de cuatro vías 9, y se sobrealimenta mediante el compresor auxiliar 10, y se pasa a compresor 1 mediante la tercera válvula de cuatro vías 9 y la primera válvula de cuatro vía 2. La energía en el momento de la expansión en el expansor 6 se utiliza para está carga del compresor auxiliar 10, y se recupera
potencia.

A continuación, se explicará que se usa un modo operativo de calentamiento en el cual el intercambiador de calor exterior 3 como el evaporador y el intercambiador de calor interior 8 se usa como el refrigerador de gas. En los dibujos, se muestra un flujo de refrigerante en este modo operativo de calentamiento con flechas con líneas de trazos en los dibujos.

El refrigerante en el momento del modo operativo de calentamiento se comprime a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga mediante el compresor 1 que es accionado por el motor 11. El refrigerante se introduce dentro del compresor auxiliar 10 a través de la primera válvula de cuatro vías 2 y la tercera válvula de cuatro vías 9, y además, se sobrepresuriza mediante el compresor auxiliar 10. La energía de expansión en el expansor 6 se utiliza para la operación de sobrepresurización del compresor auxiliar 10 y se recupera potencia. El refrigerante sobrepresurizado se introduce dentro del intercambiador de calor 8 a través de la tercera válvula de cuatro vías 9. En el intercambiador de calor interior 8, puesto que el refrigerante no se lleva a un estado bifásico, el calor se disipa al fluido exterior en forma de aire y agua. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del expansor 8 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4 y la válvula de preexpansión 5, y se expande mediante el expansor 6. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de salida del intercambiador de calor interior 8. Las aberturas de la válvula de preexpansión 5 y la válvula de derivación 7 se ajustan de tal manera que cuando un caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, la abertura de la válvula de derivación 7 se incrementa para reducir el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6, y cuando el caudal volumétrico es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, la abertura de la válvula de preexpansión 5 se reduce para incrementar el caudal volumétrico. El refrigerante de CO_{2} expandido pasa a través de la segunda válvula de cuatro vías 4, y se evapora y aspira el calor en el intercambiador de calor exterior 3. El refrigerante que se ha evaporado se introduce dentro del compresor 1 a través de la primera válvula de cuatro vías 2.

Según esta realización, el compresor 1 que comprime el refrigerante, y el expansor 6 que recupera potencia así como el compresor auxiliar 10 se separan el uno del otro, y el ciclo frigorífico se conmuta de la manera que el compresor auxiliar 10 lleva a cabo la operación de sobrealimentación en el momento del modo operativo de enfriamiento y lleva a cabo la operación de sobrepresurización en el momento del modo operativo de calentamiento. Con esta estructura, es posible permitir que el expansor 6 opere como un expansor de tipo sobrealimentador que es apropiado para enfriar, y como expansor de tipo sobrepresurizador que es apropiado para calentar.

Como se ha descrito anteriormente, la realización puede proporcionar un acondicionador de aire que recupera potencia usando refrigerante de CO_{2} como refrigerante en el cual el intervalo operativo es amplio y la operación del ciclo frigorífico se puede llevar a cabo de manera eficaz.

En el acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire de tipo bomba de calor de la realización, es preferible que se establezca una capacidad de aspiración del expansor 6 en 1cc, una capacidad de aspiración del compresor 1 en 4 cc, y una capacidad de aspiración del compresor auxiliar 10 en 4,3 cc, y la capacidad de aspiración del compresor auxiliar 10 se cambia mediante una relación de la capacidad de aspiración del compresor 1 y la capacidad de aspiración del compresor auxiliar 10. Con esta estructura, es posible establecer el número de rotación del expansor 6 y el número de rotación del compresor 1 (frecuencia en el caso del motor) en el momento de una operación de enfriamiento y calentamiento sustancialmente iguales.

En la estructura de la capacidad de aspiración, si el modo se conmuta al modo operativo de calentamiento, es posible suprimir el número de rotación del compresor auxiliar 10 a un valor inferior al del compresor 1. Por ejemplo, cuando se establece una frecuencia del compresor 1 en aproximadamente 60 Hz, el número de rotación del compresor auxiliar 10 se puede establecer en aproximadamente 40 Hz. Con esta reducción en el número de rotación, es posible reducir la pérdida mecánica (resistencia de deslizamiento y resistencia de viscosidad) del compresor auxiliar 10, y potenciar la eficacia operativa.

A continuación, un acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire de tipo bomba de calor de otra realización se explicará con referencia a la figura 2.

La figura 2 muestra una estructura del acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire de tipo bomba de calor de la segunda realización.

Como se muestra en la figura 2 en el acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire de tipo bomba de calor de la segunda realización, la segunda válvula de cuatro vías 4 y la tercera válvula de cuatro vías 9 en la anterior realización mostradas en la figura 1 se sustituye por un primer circuito puente de válvula de retención 13 y un segundo circuito puente de válvula de retención 15, respectivamente. Otra estructura es la misma que la de la primera realización mostrada en la figura 1.

El primer circuito puente de válvulas de retención 13 comprende un conjunto de cuatro válvulas de retención 13a, 13b, 13c y 13b que se conectan las unas a las otras. El segundo circuito puente de válvulas de retención comprende cuatro válvulas de retención 15a, 15b, 15c y 15d que se conectan las unas a las otras. En el primer circuito puente de válvulas de retención 13 por ejemplo, un refrigerante fluye a través de las válvulas de retención 13a y 13c en una dirección mostrada con flechas macizas en el momento de la operación de enfriamiento, y fluye a través de las válvulas de retención 13b y 13d en una dirección dada con flechas con líneas de trazos en el momento de la operación de calentamiento, y el primer circuito puente de válvula de retención 13 muestra la misma función que la segunda válvula de cuatro vías 4.

En comparación con la estructura de la válvula de cuatro vías de tipo semihermético complicado que necesita la operación de conmutación, la estructura de la válvula de retención de esta realización es del tipo hermético completo que es sencillo, y es preferible en términos de fiabilidad de estanqueidad y rendimiento de control. Especialmente cuando se usa un refrigerante de CO_{2} y se incrementa la presión a un valor elevado hasta una región supercrítica, se prefiere la estructura de válvula de retención de la segunda realización.

Se explicará un aparato de ciclo frigorífico de otra realización de la presente invención con referencia a los dibujos:

La figura 6 muestra una estructura de un acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización.

Como se muestra en la figura 6, el acondicionador de aire de tipo bomba de calor de la realización utiliza un refrigerante de CO_{2} como refrigerante, y comprende un circuito de refrigerante en el cual un compresor 1 que tiene un motor 12, un intercambiador de calor exterior 3, un expansor 6 y un intercambiador de calor interior 8 se conectan los unos a los otros a través de tubos.

Un circuito de derivación que evita el expansor 6 está dispuesto en paralelo al expansor 6. El circuito de derivación va provisto de un subexpansor 21, y un generador eléctrico 22 se conecta a un eje de mando del subexpansor 21.

Un eje de mando del expansor 6 y un eje de mando del compresor 1 se conectan el uno al otro, y el compresor 1 utiliza la recuperación de potencia mediante el expansor 6 para su accionamiento.

La operación del acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización se explicará a continuación.

Se comprime un refrigerante a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga mediante el compresor 1 que es accionado por el motor 12. El refrigerante se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3. En el intercambiador de calor exterior 3, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del expansor 6 y el subexpansor 21. y se expande mediante el expansor 6 o el subexpansor 21. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor 1. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de salida del intercambiador de calor exterior 3. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se reduce para incrementar la cantidad de refrigerante que permite fluir dentro del circuito de derivación, reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si la cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se incrementa para reducir la cantidad de refrigerante que se permite fluir dentro del circuito de derivación, incrementando de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el expansor 6 y el subexpansor 21 se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor interior 8. Se enfría una habitación mediante esta endotermia. El refrigerante que se ha evaporado pasa al compresor 1.

Tal como se ha descrito anteriormente, según esta realización, se cambia el par del generador eléctrico 22 (es decir, la carga del generador eléctrico) conectado al subexpansor 21 se cambia para ajustar la cantidad de refrigerante que fluye a través del circuito de derivación, controlando de este modo la cantidad de refrigerante que fluye a través del expansor 6. Por lo tanto, es posible recuperar eficazmente potencia en el expansor 6. Durante el control del caudal de refrigerante a través del sistema de derivación, se utiliza la recuperación de potencia a través del subexpansor 21 para generar electricidad a partir del generador eléctrico 22, y es posible recuperar más potencia a partir del ciclo frigorífico.

Un aparato de ciclo frigorífico de otra realización de la presente invención se explicará con referencia al dibujo basado en un acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire del tipo bomba de calor.

La figura 7 muestra una estructura de un acondicionador de enfriamiento y calentamiento por aire de tipo bomba de calor de esta realización.

Como se muestra en la figura 7, el acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire de tipo bomba de calor de esta realización utiliza un refrigerante de CO_{2} como refrigerante, y comprende un circuito de refrigerante en el cual un compresor 1 que tiene un motor 12, un intercambiador de calor exterior 3, un expansor 6 y un intercambiador de calor interior 8 se conectan los unos a los otros a través de tubos.

El circuito de refrigerante comprende una primera válvula de cuatro vías 2 a la cual se conectan un tubo de lado de descarga y un tubo de lado de aspiración del compresor 1, y una segunda válvula de cuatro vías 4 a la cual se conectan un tubo de lado de descarga y un tubo de lado de aspiración del expansor.

Un circuito de derivación va provisto en paralelo al expansor 6. El circuito de derivación evita el expansor 6. El circuito de derivación va provisto de un subexpansor 21. Un generador eléctrico 22 se conecta a un eje de mando del subexpansor 21. El circuito de derivación se conecta también a la segunda válvula de cuatro vías 4 como el expansor 6.

Un eje de mando del expansor 6 y un eje de mando del compresor 1 se conectan el uno al otro, y el compresor 1 utiliza la recuperación de potencia mediante el expansor 6 para su accionamiento.

La operación del acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire de tipo bomba de calor de esta realización se explicará a continuación.

En primer lugar, se explicará un modo operativo de enfriamiento en el cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como refrigerador de gas y el intercambiador de calor interior 8 se usa como un evaporador. Un flujo del refrigerante en el modo operativo de enfriamiento se muestra con flechas macizas en el dibujo.

Se comprime un refrigerante a una temperatura elevada y a una presión elevada en el momento del modo operativo de enfriamiento y se descarga mediante el compresor 1 que es accionado por el motor 12. El refrigerante se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3 a través de la primera válvula de cuatro vías 2. En el intercambiador de calor exterior 3, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del expansor 6 y el subexpansor 21 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4, y se expande mediante el expansor 6 o el subexpansor 21. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor 1. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de salida del intercambiador de calor exterior 3. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se reduce para incrementar la cantidad de refrigerante que se permite fluir dentro del circuito de derivación, reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si la cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se incrementa para reducir la cantidad de refrigerante que se permite fluir dentro del circuito de derivación, incrementando de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 21 y el expansor 6 se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4 y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor interior 8. Se enfría una habitación mediante esta endotermia. El refrigerante que se ha evaporado pasa al compresor 1.

A continuación, se explicará un modo operativo de calentamiento en el cual el intercambiador de calor exterior 3 se usa como el evaporador y el intercambiador de calor interior 8 se usa como el refrigerador de gas. Se muestra un flujo de refrigerante en este modo operativo de calentamiento con flechas de líneas de trazos en el dibujo.

Se comprime un refrigerante a una temperatura elevada y a una presión elevada en el momento del modo operativo de calentamiento y se descarga mediante el compresor 1 que es accionado por el motor 12. El refrigerante se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la primera válvula de cuatro vías 2. En el intercambiador de calor interior 8, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. Se calienta una habitación utilizando esta radiación. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del expansor 6 y el subexpansor 21 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4, y se expande mediante el expansor 6 o el subexpansor 21. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor 1. En ese momento, se calcula una cantidad de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de salida del intercambiador de calor interior 8. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se reduce para incrementar la cantidad de refrigerante que se permite fluir dentro del circuito de derivación, reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Cuando la cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se incrementa para reducir la cantidad de refrigerante que se permite fluir dentro del circuito de derivación, incrementando de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el expansor 6 y el subexpansor 21 se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4 y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor exterior 3. El refrigerante que se ha evaporado pasa al compresor 1 a través de la primera válvula de cuatro vías.

Como se ha descrito anteriormente, según esta realización, el par del generador eléctrico 22 (es decir, la carga del generador eléctrico) conectado al subexpansor 21 se cambia para ajustar la cantidad de refrigerante que fluye a través del circuito de derivación, controlando de este modo la cantidad de refrigerante que fluye a través del expansor 6. Por lo tanto, es posible recuperar eficazmente potencia en el expansor 6. Durante el control del caudal de refrigerante a través del sistema de derivación, se utiliza la recuperación de potencia a partir del subexpansor 21 para generar electricidad del generador eléctrico 22, y es posible recuperar más potencia a partir del ciclo frigorífico.

Un aparato de ciclo frigorífico de otra realización de la presente invención se explicará con referencia al dibujo.

La figura 8 muestra una estructura de acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización.

Como se muestra en la figura 8, el acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización utiliza un refrigerante de CO_{2} como refrigerante, y comprende un circuito de refrigerante en el cual un compresor 1 que tiene un motor 12, un intercambiador de calor exterior 3, un expansor 6 y un intercambiador de calor interior 8 se conectan los unos a los otros a través de tubos.

El expansor 6 va provisto en su lado de flujo de entrada de un subexpansor 23, y un generador eléctrico 24 se conecta a un eje de mando del subexpansor 23.

Un eje de mando del expansor 6 y un eje de mando del compresor 1 se conectan el uno al otro, y el compresor 1 utiliza la recuperación de potencia mediante el expansor 6 para su accionamiento.

La operación del acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización se explicará a continuación.

Se comprime un refrigerante a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga mediante el compresor 1 que es accionado por el motor 12. El refrigerante se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3. En el intercambiador de calor exterior 3, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del subexpansor 23 y el expansor 6, y se expande mediante el subexpansor 23 y el expansor 6. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor 1. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de salida del intercambiador de calor exterior 3. Si la cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 24 (carga del generador eléctrico) se incrementa para incrementar la presión del lado de presión elevada, incrementando de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 24 (carga del generador eléctrico) se reduce para reducir la presión del lado de presión elevada, reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el expansor 6 y el subexpansor 23 se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor interior 8. Se enfría una habitación mediante esta endotermia. El refrigerante que se ha evaporado pasa al compresor 1.

Tal como se ha descrito anteriormente, según esta realización, se cambia el par del generador eléctrico 24 (es decir, la carga del generador eléctrico) conectado al subexpansor 23 se cambia para ajustar la cantidad de presión del lado de presión elevada, controlando de este modo la cantidad de refrigerante que fluye a través del expansor 6. Por lo tanto, es posible recuperar eficazmente potencia en el expansor 6, la recuperación de potencia a partir del subexpansor 23 se utiliza para generar electricidad del generador eléctrico 24, y es posible recuperar más potencia a partir del ciclo frigorífico.

Un aparato de ciclo frigorífico de otra realización de la presente invención se explicará con referencia al dibujo basado en un acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire del tipo bomba de calor.

La figura 9 muestra una estructura de un acondicionador de enfriamiento y calentamiento por aire de tipo bomba de calor de esta realización.

Como se muestra en la figura 9, el acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire de tipo bomba de calor de esta realización utiliza un refrigerante de CO_{2} como refrigerante, y comprende un circuito de refrigerante en el cual un compresor 1 que tiene un motor 12, un intercambiador de calor exterior 3, un expansor 6 y un intercambiador de calor interior 8 se conectan los unos a los otros a través de tubos.

El expansor 6 va provisto en su lado de flujo de entrada de un subexpansor 23, y un generador eléctrico 24 se conecta a un eje de mando del subexpansor 23.

Un eje de mando del expansor 6 y un eje de mando del compresor 1 se conectan el uno al otro, y el compresor 1 utiliza la recuperación de potencia mediante el expansor 6 para su accionamiento.

El circuito de refrigerante comprende una primera válvula de cuatro vías 2 a la cual se conectan un tubo del lado de descarga y un tubo del lado de aspiración del compresor 1, y una segunda válvula de cuatro vías 4 a la cual se conectan un tubo del lado de aspiración del subexpansor 23 y un tubo del lado de descarga del expansor.

Se explicará la operación del acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire de tipo bomba de calor de esta realización.

En primer lugar, se explicará un modo operativo de enfriamiento en el cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como refrigerador de gas y el intercambiador de calor interior 8 se usa como evaporador. Se muestra un flujo de refrigerante en este modo operativo de enfriamiento con flechas macizas en el dibujo.

Se comprime un refrigerante a una temperatura elevada y a una presión elevada en el momento del modo operativo de enfriamiento y se descarga mediante el compresor 1 que es accionado por el motor 12. El refrigerante se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3 a través de la primera válvula de cuatro vías 2. En el intercambiador de calor exterior 3, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del expansor 6 y el subexpansor 21 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4, y se expande mediante el expansor 6 o el subexpansor 21. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor 1. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de salida del intercambiador de calor exterior 3. Si la cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 24 (carga del generador eléctrico) se incrementa para incrementar la presión del lado de presión elevada, incrementando de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 24 (carga del generador eléctrico) se reduce para reducir la presión del lado de presión elevada, reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 23 y el expansor 6 se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4 y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor interior 8. Se enfría una habitación mediante esta endotermia. El refrigerante que se ha evaporado pasa al compresor 1.

A continuación, se explicará un modo operativo de calentamiento en el cual el intercambiador de calor exterior 3 se usa como el evaporador y el intercambiador de calor interior 8 se usa como el refrigerador de gas. Se muestra un flujo de refrigerante en este modo operativo de calentamiento con flechas de líneas de trazos en el dibujo.

Se comprime un refrigerante a una temperatura elevada y a una presión elevada en el momento del modo operativo de calentamiento y se descarga mediante el compresor 1 que es accionado por el motor 12. El refrigerante se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la primera válvula de cuatro vías 2. En el intercambiador de calor interior 8, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. Se calienta una habitación utilizando esta radiación. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del subexpansor 23 y el expansor 6 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4, y se expande mediante el subexpansor 23 y el expansor 6. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor 1. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de salida del intercambiador de calor exterior 3. Si la cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 24 (carga del generador eléctrico) se incrementa para incrementar la presión del lado de presión elevada, incrementando de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 24 (carga del generador eléctrico) se reduce para reducir la presión del lado de presión elevada, reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 23 y el expansor 6 se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor exterior 3. El refrigerante que se ha evaporado pasa al compresor 1 a través de la primera válvula de cuatro vías 2.

Como se ha descrito anteriormente, según esta realización, el par del generador eléctrico 24 (es decir, la carga del generador eléctrico) conectado al subexpansor 23 se cambia para ajustar la cantidad presión del lado de presión elevada, controlando de este modo la cantidad de refrigerante que fluye a través del expansor 6. Por lo tanto, es posible recuperar eficazmente potencia en el expansor 6. se utiliza la recuperación de potencia a partir del subexpansor 23 para generar electricidad del generador eléctrico 24, y es posible recuperar más potencia a partir del ciclo frigorífico.

Un aparato de ciclo frigorífico de otra realización de la presente invención se explicará con referencia al dibujo.

La figura 10 muestra una estructura de acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización.

Como se muestra en la figura 10, el acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización utiliza un refrigerante de CO_{2} como refrigerante, y comprende un circuito de refrigerante en el cual un compresor 1 que tiene un motor 12, un intercambiador de calor exterior 3, un expansor 6 y un intercambiador de calor interior 8 se conectan los unos a los otros a través de tubos.

El expansor 6 va provisto en su lado de descarga de un subexpansor 23, y un generador eléctrico 24 se conecta a un eje de mando del subexpansor 23.

Un eje de mando del expansor 6 y un eje de mando del compresor 1 se conectan el uno al otro, y el compresor 1 utiliza la recuperación de potencia mediante el expansor 6 para su accionamiento.

La operación del acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización se explicará a continuación.

Se comprime un refrigerante a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga mediante el compresor 1 que es accionado por el motor 12. El refrigerante se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3. En el intercambiador de calor exterior 3, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del expansor 6 y el subexpansor 23., y se expande mediante el expansor 6 y el subexpansor 23. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor 1. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de salida del intercambiador de calor exterior 3. Si la cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se incrementa para reducir la presión del lado de presión baja, incrementando de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se reduce para reducir la presión del lado de presión baja, reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 23 y el expansor 6 se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor interior 8. Se enfría una habitación mediante esta endotermia. El refrigerante que se ha evaporado pasa al compresor 1.

Tal como se ha descrito anteriormente, según esta realización, se cambia el par del generador eléctrico 22 (es decir, la carga del generador eléctrico) conectado al subexpansor 23 se cambia para ajustar la cantidad de presión del lado de presión baja, controlando de este modo la cantidad de refrigerante que fluye a través del expansor 6. Por lo tanto, es posible recuperar eficazmente potencia en el expansor 6, la recuperación de potencia a partir del subexpansor 23 se utiliza para generar electricidad del generador eléctrico 24, y es posible recuperar más potencia a partir del ciclo frigorífico.

Un aparato de ciclo frigorífico de otra realización de la presente invención se explicará con referencia al dibujo basado en un acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire del tipo bomba de calor.

La figura 11 muestra una estructura de un acondicionador de enfriamiento y calentamiento por aire de tipo bomba de calor de esta realización.

Como se muestra en la figura 11, el acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire de tipo bomba de calor de esta realización utiliza un refrigerante de CO_{2} como refrigerante, y comprende un circuito de refrigerante en el cual un compresor 1 que tiene un motor 12, un intercambiador de calor exterior 3, un expansor 6 y un intercambiador de calor interior 8 se conectan los unos a los otros a través de tubos.

El expansor 6 va provisto en su lado de descarga de un subexpansor 23, y un generador eléctrico 24 se conecta a un eje de mando del subexpansor 23.

Un eje de mando del expansor 6 y un eje de mando del compresor 1 se conectan el uno al otro, y el compresor 1 utiliza la recuperación de potencia mediante el expansor 6 para su accionamiento.

El circuito de refrigerante comprende una primera válvula de cuatro vías 2 a la cual se conectan un tubo del lado de descarga y un tubo del lado de aspiración del compresor 1, y una segunda válvula de cuatro vías 4 a la cual se conectan un tubo del lado de descarga del subexpansor 23 y un tubo del lado de aspiración del expansor.

Se explicará la operación del acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire de tipo bomba de calor de esta realización.

En primer lugar, se explicará un modo operativo de enfriamiento en el cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como refrigerador de gas y el intercambiador de calor interior 8 se usa como evaporador. Se muestra un flujo de refrigerante en este modo operativo de enfriamiento con flechas macizas en el dibujo.

Se comprime un refrigerante a una temperatura elevada y a una presión elevada en el momento del modo operativo de enfriamiento y se descarga mediante el compresor 1 que es accionado por el motor 12. El refrigerante se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3 a través de la primera válvula de cuatro vías 2. En el intercambiador de calor exterior 3, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del expansor 6 y el subexpansor 23 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4, y se expande mediante el expansor 6 o el subexpansor 23. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor 1. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de salida del intercambiador de calor exterior 3. Si la cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se incrementa para reducir la presión del lado de presión baja, incrementando de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se reduce para incrementar la presión del lado de presión baja, reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el expansor 6 y el subexpansor 23 se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4 y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor interior 8. Se enfría una habitación mediante esta endotermia. El refrigerante que se ha evaporado pasa al compresor 1.

A continuación, se explicará un modo operativo de calentamiento en el cual el intercambiador de calor exterior 3 se usa como el evaporador y el intercambiador de calor interior 8 se usa como el refrigerador de gas. Se muestra un flujo de un refrigerante en este modo operativo de calentamiento con flechas de líneas de trazos en el dibujo.

Se comprime un refrigerante a una temperatura elevada y a una presión elevada en el momento del modo operativo de calentamiento y se descarga mediante el compresor 1 que es accionado por el motor 12. El refrigerante se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la primera válvula de cuatro vías 2. En el intercambiador de calor interior 8, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. Se calienta una habitación utilizando esta radiación. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del expansor 6 y el subexpansor 23 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4, y se expande mediante el expansor 6 y el subexpansor 23. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor 1. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de salida del intercambiador de calor exterior 3. Si la cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se incrementa para reducir la presión del lado de presión baja, incrementando de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se reduce para incrementar la presión del lado de presión baja, reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el expansor 6 y el subexpansor 23 se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor exterior 3. El refrigerante que se ha evaporado pasa al compresor 1 a través de la primera válvula de cuatro vías 2.

Como se ha descrito anteriormente, según esta realización, el par del generador eléctrico 22 (es decir, la carga del generador eléctrico) conectado al subexpansor 23 se cambia para ajustar la cantidad presión del lado de presión baja, controlando de este modo la cantidad de refrigerante que fluye a través del expansor 6. Por lo tanto, es posible recuperar eficazmente potencia en el expansor 6, se utiliza la recuperación de potencia a partir del subexpansor 23 para generar electricidad del generador eléctrico 24, y es posible recuperar más potencia a partir del ciclo frigorífico.

Un aparato de ciclo frigorífico de otra realización de la presente invención se explicará con referencia al dibujo.

La figura 12 muestra una estructura de acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización.

Como se muestra en la figura 12, el acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización utiliza un refrigerante de CO_{2} como refrigerante, y comprende un circuito de refrigerante en el cual un compresor 1 que tiene un motor 12, un intercambiador de calor exterior 3, un expansor 6 y un intercambiador de calor interior 8 se conectan los unos a los otros a través de tubos.

El expansor 6 va provisto en su lado de flujo de entrada de un subexpansor 23, y un generador eléctrico 24 se conecta a un eje de mando del subexpansor 23.

Un circuito de derivación que evita el subexpansor 23 y el expansor 6 está dispuesto en paralelo al subexpansor 23 y el expansor 6. El circuito de derivación va provisto de un subexpansor 21, y un generador eléctrico 22 se conecta a un eje de mando del subexpansor 21.

Un eje de mando del expansor 6 y un eje de mando del compresor 1 se conectan el uno al otro, y el compresor 1 utiliza la recuperación de potencia mediante el expansor 6 para su accionamiento.

La operación del acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización se explicará a continuación.

Se comprime un refrigerante a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga mediante el compresor 1 que es accionado por el motor 12. El refrigerante se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3. En el intercambiador de calor exterior 3, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del subexpansor 23, el expansor 6 y el subexpansor 21, y se expande mediante el subexpansor 23, el expansor 6 y el subexpansor 21. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor 1. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de salida del intercambiador de calor exterior 3. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se reduce para incrementar la cantidad de refrigerante que se permite fluir a través del circuito de derivación, reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 24 (carga del generador eléctrico) se incrementa para incrementar el flujo volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 23 y el expansor 6, o el refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 21 se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor interior 8. Se enfría una habitación mediante esta endotermia. El refrigerante que se ha evaporado pasa al compresor 1.

Tal como se ha descrito anteriormente, según esta realización, cambiando el par del generador eléctrico 22 conectado al subexpansor 21 la carga del generador eléctrico) y ajustando la cantidad de refrigerante que fluye a través del circuito de derivación, es posible controlar la cantidad de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Además, cambiando el par del generador eléctrico 24 conectado al subexpansor 23 (la carga del generador eléctrico) y ajustando la presión del lado de presión alta, es posible controlar la cantidad de refrigerante que fluye a través del expansor 6. Por lo tanto, es posible recuperar eficazmente potencia en el expansor 6, la recuperación de potencia a partir del subexpansor 21 y el subexpansor 23 se utiliza para generar electricidad de los generadores eléctricos 22 y 24, y es posible recuperar más potencia a partir del ciclo frigorífico.

Un aparato de ciclo frigorífico de otra realización de la presente invención se explicará con referencia al dibujo basado en un acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire del tipo bomba de calor.

La figura 13 muestra una estructura de un acondicionador de enfriamiento y calentamiento por aire de tipo bomba de calor de esta realización.

Como se muestra en la figura 13, el acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire de tipo bomba de calor de esta realización utiliza un refrigerante de CO_{2} como refrigerante, y comprende un circuito de refrigerante en el cual un compresor 1 que tiene un motor 12, un intercambiador de calor exterior 3, un expansor 6 y un intercambiador de calor interior 8 se conectan los unos a los otros a través de tubos.

El expansor 6 va provisto en su lado de flujo de entrada de un subexpansor 23, y un generador eléctrico 24 se conecta a un eje de mando del subexpansor 23.

Un circuito de derivación que evita el subexpansor 23 y el expansor 6 está dispuesto en paralelo al subexpansor 23 y el expansor 6. El circuito de derivación va provisto de un subexpansor 21, y un generador eléctrico 22 se conecta a un eje de mando del subexpansor 21. El circuito de derivación se conecta a la segunda válvula de cuatro vías 4 como el subexpansor 23 y el expansor 6.

Un eje de mando del expansor 6 y un eje de mando del compresor 1 se conectan el uno al otro, y el compresor 1 utiliza la recuperación de potencia mediante el expansor 6 para su accionamiento.

El circuito de refrigerante comprende una primera válvula de cuatro vías 2 a la cual se conectan un tubo del lado de descarga y un tubo del lado de aspiración del compresor 1, y una segunda válvula de cuatro vías 4 a la cual se conectan un tubo del lado de aspiración del subexpansor 23, un tubo del lado de aspiración del expansor 6 y el circuito de derivación.

Se explicará la operación del acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire de tipo bomba de calor de esta realización.

En primer lugar, se explicará un modo operativo de enfriamiento en el cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como refrigerador de gas y el intercambiador de calor interior 8 se usa como evaporador. Se muestra un flujo de refrigerante en este modo operativo de enfriamiento con flechas macizas en el dibujo.

Se comprime un refrigerante a una temperatura elevada y a una presión elevada en el momento del modo operativo de enfriamiento y se descarga mediante el compresor 1 que es accionado por el motor 12. El refrigerante se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3 a través de la primera válvula de cuatro vías 2. En el intercambiador de calor exterior 3, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del subexpansor 23, el expansor 6 y el subexpansor 21, y se expande mediante el subexpansor 23, el expansor 6 y el subexpansor 21. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor 1. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de salida del intercambiador de calor exterior 3. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se reduce para incrementar la cantidad de refrigerante que fluye dentro del circuito de derivación, reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 24 (carga del generador eléctrico) se incrementa para incrementar la presión del lado de presión elevada, incrementando de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 23 y el expansor 6, o el refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 21 se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4 y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor interior 8. Se calienta una habitación utilizando esta radiación. El refrigerante que se ha evaporado pasa al compresor 1.

A continuación, se explicará un modo operativo de calentamiento en el cual el intercambiador de calor exterior 3 se usa como el evaporador y el intercambiador de calor interior 8 se usa como el refrigerador de gas. Se muestra un flujo de un refrigerante en este modo operativo de calentamiento con flechas de líneas de trazos en el dibujo.

Se comprime un refrigerante a una temperatura elevada y a una presión elevada en el momento del modo operativo de calentamiento y se descarga mediante el compresor 1 que es accionado por el motor 12. El refrigerante se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la primera válvula de cuatro vías 2. En el intercambiador de calor interior 8, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. Se calienta una habitación utilizando esta radiación. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del subexpansor 23, el expansor 6 y el subexpansor 21, y se expande mediante el subexpansor 23, el expansor 6 y el subexpansor 21. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor 1. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor interior 8. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se reduce para incrementar la cantidad de refrigerante que se permite fluir dentro del circuito de derivación, reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 24 (carga del generador eléctrico) se incrementa para incrementar la presión del lado de presión elevada, incrementando de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 23 y el expansor 6, o el refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 21 se introduce, en el intercambiador de calor exterior 3 través de la segunda válvula de cuatro vías 4, y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor exterior 3. El refrigerante que se ha evaporado pasa al compresor 1 a través de la primera válvula de cuatro vías 2.

Como se ha descrito anteriormente, según esta realización, cambiando el par del generador eléctrico 22 conectado al subexpansor 21 (carga del generador eléctrico) y ajustando la cantidad de refrigerante que fluye a través del circuito de derivación, es posible controlar la cantidad de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Además, cambiando el par del generador eléctrico 24 conectado al subexpansor 23 (carga del generador eléctrico) y ajustando la presión del lado de presión alta, es posible controlar la cantidad de refrigerante que fluye a través del expansor 6. Por lo tanto, es posible recuperar eficazmente potencia en el expansor 6, la recuperación de potencia a partir del subexpansor 21 y el subexpansor 23 se utiliza para generar electricidad de los generadores eléctricos 22 y 24, y es posible recuperar más potencia a partir del ciclo frigorífico.

Un aparato de ciclo frigorífico de otra realización de la presente invención se explicará con referencia al dibujo.

La figura 14 muestra una estructura de acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización.

Como se muestra en la figura 14, el acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización utiliza un refrigerante de CO_{2} como refrigerante, y comprende un circuito de refrigerante en el cual un compresor 1 que tiene un motor 12, un intercambiador de calor exterior 3, un expansor 6 y un intercambiador de calor interior 8 se conectan los unos a los otros a través de tubos.

El expansor 6 va provisto en su lado de flujo de entrada de un subexpansor 23, y un generador eléctrico 24 se conecta a un eje de mando del subexpansor 23.

Un circuito de derivación que evita el subexpansor 23 y el expansor 6 está dispuesto en paralelo al subexpansor 23 y el expansor 6. El circuito de derivación va provisto de una válvula de derivación.

Un eje de mando del expansor 6 y un eje de mando del compresor 1 se conectan el uno al otro, y el compresor 1 utiliza la recuperación de potencia mediante el expansor 6 para su accionamiento.

La operación del acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización se explicará a continuación.

Se comprime un refrigerante a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga mediante el compresor 1 que es accionado por el motor 12. El refrigerante se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3. En el intercambiador de calor exterior 3, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del subexpansor 23 y el expansor 6, y se expande mediante el subexpansor 23, el expansor 6. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor 1. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor exterior 3. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, la abertura de la válvula de derivación 7 se incrementa para incrementar la cantidad de refrigerante que se permite fluir a través del circuito de derivación, reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 24 (carga del generador eléctrico) se incrementa para incrementar la presión del lado de alta presión, incrementando de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 23 y el expansor 6, se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor interior 8. Se enfría una habitación mediante esta endotermia. El refrigerante que se ha evaporado pasa al compresor 1.

Tal como se ha descrito anteriormente, según esta realización, cambiando la abertura de la válvula de derivación 8 y ajustando la cantidad de refrigerante que fluye a través del circuito de derivación, es posible controlar la cantidad de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Además, cambiando el par del generador eléctrico 24 conectado al subexpansor 23 (carga del generador eléctrico) y ajustando la presión del lado de presión alta, es posible controlar la cantidad de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Por lo tanto, es posible recuperar eficazmente potencia en el expansor 6, la recuperación de potencia a partir del subexpansor 23 se utiliza para generar electricidad de los generadores eléctricos 22 y 24, y es posible recuperar más potencia a partir del ciclo frigorífico.

Un aparato de ciclo frigorífico de otra realización de la presente invención se explicará con referencia al dibujo basado en un acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire del tipo bomba de calor.

La figura 15 muestra una estructura de un acondicionador de enfriamiento y calentamiento por aire de tipo bomba de calor de esta realización.

Como se muestra en la figura 15, el acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire de tipo bomba de calor de esta realización utiliza un refrigerante de CO_{2} como refrigerante, y comprende un circuito de refrigerante en el cual un compresor 1 que tiene un motor 12, un intercambiador de calor exterior 3, un expansor 6 y un intercambiador de calor interior 8 se conectan los unos a los otros a través de tubos.

El expansor 6 va provisto en su lado de flujo de entrada de un subexpansor 23, y un generador eléctrico 24 se conecta a un eje de mando del subexpansor 23.

Un circuito de derivación que evita el subexpansor 23 y el expansor 6 está dispuesto en paralelo al subexpansor 23 y el expansor 6. El circuito de derivación va provisto de una válvula de derivación 7. El circuito de derivación se conecta a la segunda válvula de cuatro vías 4 como el subexpansor 23 y el expansor 6.

Un eje de mando del expansor 6 y un eje de mando del compresor 1 se conectan el uno al otro, y el compresor 1 utiliza la recuperación de potencia mediante el expansor 6 para su accionamiento.

El circuito de refrigerante incluye una primera válvula de cuatro vías 2 a la cual se conectan un tubo del lado de descarga y un tubo del lado de aspiración del compresor 1, y una segunda válvula de cuatro vías 4 a la cual se conectan un tubo del lado de aspiración del subexpansor 23, un tubo del lado de descarga del expansor 6 y el circuito de derivación.

Se explicará la operación del acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire de tipo bomba de calor de esta realización.

En primer lugar, se explicará un modo operativo de enfriamiento en el cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como refrigerador de gas y el intercambiador de calor interior 8 se usa como evaporador. Se muestra un flujo de refrigerante en este modo operativo de enfriamiento con flechas macizas en el dibujo.

Se comprime un refrigerante a una temperatura elevada y a una presión elevada en el momento del modo operativo de enfriamiento y se descarga mediante el compresor 1 que es accionado por el motor 12. El refrigerante se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3 a través de la primera válvula de cuatro vías 2. En el intercambiador de calor exterior 3, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del subexpansor 23 y el expansor 6, y se expande mediante el subexpansor 23 y el expansor 6. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor 1. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de salida del intercambiador de calor exterior 3. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, la abertura de la válvula de derivación 7 se incrementa para incrementar la cantidad de refrigerante que se permite fluir dentro del circuito de derivación, reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 24 (carga del generador eléctrico) se incrementa para incrementar la presión del lado de presión elevada, incrementando de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor
6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 23 y el expansor 6 se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4 y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor interior 8. Se calienta una habitación utilizando esta endotermia. El refrigerante que se ha evaporado pasa al compresor 1.

A continuación, se explicará un modo operativo de calentamiento en el cual el intercambiador de calor exterior 3 se usa como el evaporador y el intercambiador de calor interior 8 se usa como el refrigerador de gas. Se muestra un flujo de un refrigerante en este modo operativo de calentamiento con flechas de líneas de trazos en el dibujo.

Se comprime un refrigerante a una temperatura elevada y a una presión elevada en el momento del modo operativo de calentamiento y se descarga mediante el compresor 1 que es accionado por el motor 12. El refrigerante se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la primera válvula de cuatro vías 2. En el intercambiador de calor interior 8, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. Se calienta una habitación utilizando esta radiación. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del subexpansor 23 y el expansor 6 y se expande mediante el subexpansor 23 y el expansor 6. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor 1. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor interior 8. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, la abertura de la válvula de derivación 7 se incrementa para incrementar la cantidad de refrigerante que se permite fluir dentro del circuito de derivación, reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 24 (carga del generador eléctrico) se incrementa para incrementar la presión del lado de presión elevada, incrementando de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 23 y el expansor 6, se introduce en el intercambiador de calor exterior 3 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4, y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor exterior 3. El refrigerante que se ha evaporado pasa al compresor 1 a través de la primera válvula de cuatro vías 2.

Como se ha descrito anteriormente, según esta realización, cambiando la abertura de la válvula de derivación 7 y ajustando la cantidad de refrigerante que fluye a través del circuito de derivación, es posible controlar la cantidad de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Además, cambiando el par del generador eléctrico 24 conectado al subexpansor 23 (carga del generador eléctrico) y ajustando la presión del lado de presión alta, es posible controlar la cantidad de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Por lo tanto, es posible recuperar eficazmente potencia en el expansor 6, la recuperación de potencia a partir del subexpansor 23 se utiliza para generar electricidad del generador eléctrico 24, y es posible recuperar más potencia a partir del ciclo frigorífico.

Un aparato de ciclo frigorífico de otra realización de la presente invención se explicará con referencia al dibujo.

La figura 16 muestra una estructura de acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización.

Como se muestra en la figura 16, el acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización utiliza un refrigerante de CO_{2} como refrigerante, y comprende un circuito de refrigerante en el cual un compresor 1 que tiene un motor 12, un intercambiador de calor exterior 3, un expansor 6 y un intercambiador de calor interior 8 se conectan los unos a los otros a través de tubos.

El expansor 6 va provisto en su lado de flujo de entrada de una válvula de preexpansión 5.

Un circuito de derivación que evita la válvula de preexpansión 5 y el expansor 6 está dispuesto en paralelo a la válvula de preexpansión 5 y el expansor 6. El circuito de derivación va provisto de una subexpansor 21, y un generador eléctrico 22 se conecta a un eje de mando del subexpansor 21.

Un eje de mando del expansor 6 y un eje de mando del compresor 1 se conectan el uno al otro, y el compresor 1 utiliza la recuperación de potencia mediante el expansor 6 para su accionamiento.

La operación del acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización se explicará a continuación.

Se comprime un refrigerante a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga mediante el compresor 1 que es accionado por el motor 12. El refrigerante se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3. En el intercambiador de calor exterior 3, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro de la válvula de preexpansión 5, el expansor 6 y el subexpansor 21 se expanden mediante la válvula de preexpansión, el expansor 6 y el subexpansor 21. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor 1. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor exterior 3. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se reduce para incrementar la cantidad de refrigerante que se permite fluir dentro del circuito de derivación, reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, la abertura de la válvula de preexpansión 5 se reduce para incrementar la presión del lado de alta presión, incrementando de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por la válvula de preexpansión 5 y el expansor 6 o el refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 21 se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor interior 8. Se enfría una habitación mediante esta endotermia. El refrigerante que se ha evaporado pasa al compresor 1.

Tal como se ha descrito anteriormente, según esta realización, cambiando el par del generador eléctrico 22 conectado al subexpansor 21 (carga del generador eléctrico) para ajustarla cantidad de refrigerante que fluye a través del circuito de derivación, es posible controlar la cantidad de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Además, cambiando la abertura de la válvula de preexpansión 5 para ajustar la presión del lado de alta presión, es posible controlar la cantidad de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Por lo tanto, es posible recuperar eficazmente potencia en el expansor 6, la recuperación de potencia a partir del subexpansor 21 se utiliza para generar electricidad de los generadores eléctricos 22 y 24, y es posible recuperar más potencia a partir del ciclo frigorífico.

Un aparato de ciclo frigorífico de otra realización de la presente invención se explicará con referencia al dibujo basado en un acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire del tipo bomba de calor.

La figura 17 muestra una estructura de un acondicionador de enfriamiento y calentamiento por aire de tipo bomba de calor de esta realización.

Como se muestra en la figura 17, el acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire de tipo bomba de calor de esta realización utiliza un refrigerante de CO_{2} como refrigerante, y comprende un circuito de refrigerante en el cual un compresor 1 que tiene un motor 12, un intercambiador de calor exterior 3, un expansor 6 y un intercambiador de calor interior 8 se conectan los unos a los otros a través de tubos.

El expansor 6 va provisto en su lado de flujo de entrada de una válvula de preexpansión 5.

Un circuito de derivación que evita la válvula de preexpansión 5 y el expansor 6 está dispuesto en paralelo a la válvula de preexpansión 5 y el expansor 6. El circuito de derivación va provisto de u subexpansor 21, y un generador eléctrico 22 se conecta a un eje de mando del subexpansor 21. El circuito de derivación se conecta a la segunda válvula de cuatro vías 4 como el subexpansor 23 y el expansor 6.

Un eje de mando del expansor 6 y un eje de mando del compresor 1 se conectan el uno al otro, y el compresor 1 utiliza la recuperación de potencia mediante el expansor 6 para su accionamiento.

El circuito de refrigerante incluye una primera válvula de cuatro vías 2 a la cual se conectan un tubo del lado de descarga y un tubo del lado de aspiración del compresor 1, y una segunda válvula de cuatro vías 4 a la cual se conectan un tubo del lado de aspiración de la válvula de preexpansión 5, un tubo del lado de descarga del expansor 6 y el circuito de derivación.

Se explicará la operación del acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire de tipo bomba de calor de esta realización.

En primer lugar, se explicará un modo operativo de enfriamiento en el cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como refrigerador de gas y el intercambiador de calor interior 8 se usa como evaporador. Se muestra un flujo de refrigerante en este modo operativo de enfriamiento con flechas macizas en el dibujo.

Se comprime un refrigerante en el momento del modo operativo de enfriamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga mediante el compresor 1 que es accionado por el motor 12. El refrigerante se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3. En el intercambiador de calor exterior 3, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro de la válvula de preexpansión 5, el expansor 6 y el subexpansor 21, y se expande mediante la válvula de preexpansión 5, el expansor 6 y el subexpansor 21. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor 1. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor exterior 3. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se reduce para incrementar la cantidad de refrigerante que se permite fluir dentro del circuito de derivación, reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, la abertura de la válvula de preexpansión 5 se reduce para incrementar la presión del lado de presión elevada, incrementando de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por la válvula de preexpansión 5 y el expansor 6 o el refrigerante de CO_{2} expandido el subexpansor 21 se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4 y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor interior 8. Se calienta una habitación utilizando esta endotermia. El refrigerante que se ha evaporado pasa al compresor 1.

A continuación, se explicará un modo operativo de calentamiento en el cual el intercambiador de calor exterior 3 se usa como el evaporador y el intercambiador de calor interior 8 se usa como el refrigerador de gas. Se muestra un flujo de un refrigerante en este modo operativo de calentamiento con flechas de líneas de trazos en el dibujo.

Se comprime un refrigerante en el momento del modo operativo de calentamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga mediante el compresor 1 que es accionado por el motor 12. El refrigerante se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la primera válvula de cuatro vías 2. En el intercambiador de calor interior 8, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. Se calienta una habitación utilizando esta radiación. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro de la válvula de preexpansión 5, el expansor 6 y el subexpansor 21 y se expande mediante la válvula de preexpansión 5, el expansor 6 y el subexpansor 21. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor 1. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor interior 8. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se reduce para incrementar la cantidad de refrigerante que se permite fluir dentro del circuito de derivación, reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, la abertura de la válvula de preexpansión 5 se reduce para incrementar la presión del lado de presión elevada, incrementando de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por la válvula de preexpansión 5 y el expansor 6 o el refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 21 se introduce en el intercambiador de calor exterior 3 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4, y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor exterior 3. El refrigerante que se ha evaporado pasa al compresor 1 a través de la primera válvula de cuatro vías 2.

Como se ha descrito anteriormente, según esta realización, cambiando el par del generador eléctrico 22 conectado al subexpansor 21 (carga del generador eléctrico) para ajustar la cantidad de refrigerante que fluye a través del circuito de derivación, es posible controlar la cantidad de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Además, cambiando la abertura de la válvula de preexpansión 5 para ajustar la presión del lado de presión alta, es posible controlar la cantidad de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Por lo tanto, es posible recuperar eficazmente potencia en el expansor 6, la recuperación de potencia a partir del subexpansor 21 se utiliza para generar electricidad del generador eléctrico 22, y es posible recuperar más potencia a partir del ciclo frigorífico.

Un aparato de ciclo frigorífico de otra realización de la presente invención se explicará con referencia al dibujo.

La figura 18 muestra una estructura de acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización.

Como se muestra en la figura 18, el acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización utiliza un refrigerante de CO_{2} como refrigerante, y comprende un circuito de refrigerante en el cual un compresor 1 que tiene un motor 12, un intercambiador de calor exterior 3, un expansor 6 y un intercambiador de calor interior 8 se conectan los unos a los otros a través de tubos.

El expansor 6 va provisto en su lado de flujo de entrada de un subexpansor 23, y un generador eléctrico 22 se conecta a un eje de mando del subexpansor 23.

Un circuito de derivación que evita el subexpansor 23 y el expansor 6 está dispuesto en paralelo al subexpansor 23 y el expansor 6. El circuito de derivación va provisto de una subexpansor 21, y un generador eléctrico 22 se conecta a un eje de mando del subexpansor 21.

En esto, el generador eléctrico 22 incluye un mecanismo de embrague que se conecta a uno del subexpansor 21 y el subexpansor 23. El circuito de derivación va provisto en su lado de flujo de entrada de una válvula de paso de flujo 25.

Un eje de mando del expansor 6 y un eje de mando del compresor 1 se conectan el uno al otro, y el compresor 1 utiliza la recuperación de potencia mediante el expansor 6 para su accionamiento.

La operación del acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización se explicará a continuación.

Se comprime un refrigerante a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga mediante el compresor 1 que es accionado por el motor 12. El refrigerante se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3. En el intercambiador de calor exterior 3, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del subexpansor 23 y el expansor 6 y se expanden mediante el subexpansor 23 y el expansor 6. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor 1. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor exterior 3. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, la válvula de paso de flujo 25 se abre, el generador eléctrico 22 se conecta al subexpansor 21 para permitir que el refrigerante fluya dentro del circuito de derivación, reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. En este caso, no se permite que el subexpansor 23 funcione. Se prefiere que el par del generador eléctrico 22 se ajuste para cambiar la cantidad de derivación. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, la válvula de paso de flujo 25 se cierra, el generador eléctrico 22 se conecta al subexpansor 23, se incrementa la presión del lado de alta presión, y se incrementa el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. En este caso, no se permite que funcione el subexpansor 21. Se prefiere ajustar ese par del generador eléctrico 22 para cambiar la presión del lado de alta presión.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 23 y el expansor 6 o el refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 21 y el expansor 6 se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor interior 8. Se enfría una habitación mediante esta endotermia. El refrigerante que se ha evaporado pasa al compresor 1.

Tal como se ha descrito anteriormente, según esta realización, una válvula de apertura/cierre se abre, el subexpansor 21 se conecta al generador eléctrico 22, ajustando de este modo la cantidad de refrigerante que fluye a través del circuito de derivación, y es posible controlar la cantidad de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. La válvula de apertura/cierre 25 se cierra, el par del generador eléctrico 24 conectado al subexpansor 23 (carga del generador eléctrico) se cambia para ajustar la presión del lado de alta presión, y es posible controlar la cantidad de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Por lo tanto, es posible recuperar eficazmente potencia en el expansor 6. La recuperación de potencia a partir del subexpansor 21 o el subexpansor 23 se utiliza para generar electricidad de los generadores eléctricos 22 y 24, y es posible recuperar más potencia a partir del ciclo frigorífico.

Un aparato de ciclo frigorífico de otra realización de la presente invención se explicará con referencia al dibujo.

La figura 19 muestra una estructura del acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización.

Como se muestra en la figura 19, el acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización utiliza un refrigerante de CO_{2} como refrigerante, y comprende un circuito de refrigerante en el cual un compresor 1 que tiene un motor 12, un intercambiador de calor exterior 3, un expansor 6 y un intercambiador de calor interior 8 se conectan los unos a los otros a través de tubos.

El expansor 6 va provisto en su lado de flujo de entrada de un subexpansor 23, y un generador eléctrico 22 se conecta a un eje de mando del subexpansor 23.

Un circuito de derivación que evita el subexpansor 23 y el expansor 6 está dispuesto en paralelo al subexpansor 23 y el expansor 6. El circuito de derivación va provisto de un subexpansor 21, y un generador eléctrico 22 se conecta a un eje de mando del subexpansor 21. El circuito de derivación se conecta a la segunda válvula de cuatro vías 4 como el subexpansor 23 y el expansor 6.

En esto, el generador eléctrico 22 incluye un mecanismo de embrague que se conecta a uno del subexpansor 21 y el subexpansor 23. El circuito de derivación va provisto en su lado de flujo de entrada de una válvula de paso de flujo 25.

Un eje de mando del expansor 6 y un eje de mando del compresor 1 se conectan el uno al otro, y el compresor 1 utiliza la recuperación de potencia mediante el expansor 6 para su accionamiento.

El circuito de refrigerante incluye una primera válvula de cuatro vías 2 a la cual se conectan un tubo del lado de descarga y un tubo del lado de aspiración del compresor 1, y una segunda válvula de cuatro vías 4 a la cual se conectan un tubo del lado de aspiración del subexpansor 23, un tubo del lado de descarga del expansor 6 y el circuito de derivación.

Se explicará la operación del acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire de tipo bomba de calor de esta realización.

En primer lugar, se explicará un modo operativo de enfriamiento en el cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como refrigerador de gas y el intercambiador de calor interior 8 se usa como evaporador. Se muestra un flujo del refrigerante en el modo operativo de enfriamiento con flechas macizas en el dibujo.

Se comprime un refrigerante en el momento del modo operativo de enfriamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga mediante el compresor 1 que es accionado por el motor 12. El refrigerante se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3. En el intercambiador de calor exterior 3, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del subexpansor 23 y el expansor 6 se expande mediante el subexpansor 23 y el expansor 6. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor 1. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor exterior 3. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, la válvula de paso de flujo 25 se abre, el generador eléctrico 22 se conecta al subexpansor 21 para permitir que el refrigerante fluya dentro del circuito de derivación reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. En este caso, no se permite que funcione el subexpansor 23. Es preferible que el par del generador eléctrico 22 se ajuste para cambiar la cantidad de derivación. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, la válvula de paso de flujo 25 se cierra, el generador eléctrico 22 se conecta al subexpansor 23, se incrementa la presión de lado de alta presión, y el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 se incrementa. En este caso, no se permite que el subexpansor 21 funcione. Es preferible que ese par del generador eléctrico 22 se ajuste para cambiar la presión del lado de alta presión.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 23 y el expansor 6 o el refrigerante de CO_{2} expandido el subexpansor 21 y el expansor 6 se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4 y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor interior 8. Se enfría una habitación utilizando esta endotermia. El refrigerante que se ha evaporado pasa al compresor 1.

A continuación, se explicará un modo operativo de calentamiento en el cual el intercambiador de calor exterior 3 se usa como el evaporador y el intercambiador de calor interior 8 se usa como el refrigerador de gas. Se muestra un flujo de un refrigerante en este modo operativo de calentamiento con flechas de líneas de trazos en el dibujo.

Se comprime un refrigerante en el momento del modo operativo de calentamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga mediante el compresor 1 que es accionado por el motor 12. El refrigerante se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la primera válvula de cuatro vías 2. En el intercambiador de calor interior 8, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. Se calienta una habitación utilizando esta radiación. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del subexpansor 23 y el expansor 6, y se expande mediante el subexpansor 23 y el expansor 6. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor 1. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor interior 8. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, la válvula de paso de flujo 25 se abre, el generador eléctrico 22 se conecta al subexpansor 21 para permitir que el refrigerante fluya dentro del circuito de derivación reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. En este caso, no se permite que funcione el subexpansor 23. Es preferible que el par del generador eléctrico 22 se ajuste para cambiar la cantidad de derivación. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, la válvula de paso de flujo 25 se cierra, el generador eléctrico 22 se conecta al subexpansor 23, se incrementa la presión de lado de alta presión, y el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 se incrementa. En este caso, no se permite que el subexpansor 21 funcione. Es preferible que ese par del generador eléctrico 22 se ajuste para cambiar la presión del lado de alta presión.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 23 y el expansor 6 o el refrigerante de CO_{2} expandido el subexpansor 21 y el expansor 6 se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4 y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor exterior 3 El refrigerante que se ha evaporado pasa al compresor 1 a través de la primera válvula de cuatro vías 2.

Como se ha descrito anteriormente, según esta realización, la válvula de apertura/cierre 25 se abre, el subexpansor 21 se conecta al generador eléctrico 22, ajustando de este modo la cantidad de refrigerante que fluye a través del circuito de derivación, y es posible controlar la cantidad de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. La válvula de apertura/cierre 25 se cierra, el par del generador eléctrico 24 conectado al subexpansor 23 (carga del generador eléctrico) se cambia para ajustar la presión del lado de alta presión, y es posible controlar la cantidad de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Por lo tanto, es posible recuperar eficazmente potencia en el expansor 6. La recuperación de potencia a partir del subexpansor 21 o el subexpansor 23 se utiliza para generar electricidad de los generadores eléctricos 22 y 24, y es posible recuperar más potencia a partir del ciclo frigorífico.

Un aparato de ciclo frigorífico de otra realización de la presente invención se explicará con referencia al dibujo.

La figura 20 muestra una estructura del acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización.

Como se muestra en la figura 20, el acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización utiliza un refrigerante de CO_{2} como refrigerante, y comprende un circuito de refrigerante en el cual un compresor 1 que tiene un motor 12, un intercambiador de calor exterior 3, un expansor 6 y un intercambiador de calor interior 8 se conectan los unos a los otros a través de tubos.

El expansor 6 va provisto en su lado de descarga de un subexpansor 23, y un generador eléctrico 22 se conecta a un eje de mando del subexpansor 23.

Un circuito de derivación que evita el subexpansor 23 y el expansor 6 está dispuesto en paralelo al subexpansor 23 y el expansor 6. El circuito de derivación va provisto de un subexpansor 21, y un generador eléctrico 22 se conecta a un eje de mando del subexpansor 21.

En esto, el generador eléctrico 22 incluye un mecanismo de embrague que se conecta a uno del subexpansor 21 y el subexpansor 23. El circuito de derivación va provisto en su lado de flujo de entrada de una válvula de paso de flujo 25.

Un eje de mando del expansor 6 y un eje de mando del compresor 1 se conectan el uno al otro, y el compresor 1 utiliza la recuperación de potencia mediante el expansor 6 para su accionamiento.

La operación del acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización se explicará a continuación.

Se comprime un refrigerante a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga mediante el compresor 1 que es accionado por el motor 12. El refrigerante se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3. En el intercambiador de calor exterior 3, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del expansor 6 y el subexpansor 23 y se expanden mediante el expansor 6 y el subexpansor 23. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor 1. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor exterior 3. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, la válvula de paso de flujo 25 se abre, el generador eléctrico 22 se conecta al subexpansor 21 para permitir que el refrigerante fluya dentro del circuito de derivación, reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. En este caso, no se permite que el subexpansor 23 funcione. Se prefiere que el par del generador eléctrico 22 se ajuste para cambiar la cantidad de derivación. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, la válvula de paso de flujo 25 se cierra, el generador eléctrico 22 se conecta al subexpansor 23, se reduce la presión del lado de baja presión, y se incrementa el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. En este caso, no se permite que funcione el subexpansor 21. Se prefiere ajustar ese par del generador eléctrico 22 para cambiar la presión del lado de baja
presión.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 23 y el expansor 6 o el refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 21 y el expansor 6 se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor interior 8. Se enfría una habitación mediante esta endotermia. El refrigerante que se ha evaporado pasa al compresor 1.

Tal como se ha descrito anteriormente, según esta realización, la válvula de apertura/cierre se abre, el subexpansor 21 se conecta al generador eléctrico 22, ajustando de este modo la cantidad de refrigerante que fluye a través del circuito de derivación, y es posible controlar la cantidad de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. La válvula de apertura/cierre 25 se cierra, el par del generador eléctrico 24 conectado al subexpansor 23 (carga del generador eléctrico) se cambia para ajustar la presión del lado de baja presión, y es posible controlar la cantidad de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Por lo tanto, es posible recuperar eficazmente potencia en el expansor 6. La recuperación de potencia a partir del subexpansor 21 o el subexpansor 23 se utiliza para generar electricidad de los generadores eléctricos 22 y 24, y es posible recuperar más potencia a partir del ciclo
frigorífico.

Un aparato de ciclo frigorífico de otra realización de la presente invención se explicará con referencia al dibujo.

La figura 21 muestra una estructura del acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización.

Como se muestra en la figura 21, el acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización utiliza un refrigerante de CO_{2} como refrigerante, y comprende un circuito de refrigerante en el cual un compresor 1 que tiene un motor 12, un intercambiador de calor exterior 3, un expansor 6 y un intercambiador de calor interior 8 se conectan los unos a los otros a través de tubos.

El expansor 6 va provisto en su lado de descarga de un subexpansor 23, y un generador eléctrico 22 se conecta a un eje de mando del subexpansor 23.

Un circuito de derivación que evita el subexpansor 23 y el expansor 6 está dispuesto en paralelo al subexpansor 23 y el expansor 6. El circuito de derivación va provisto de un subexpansor 21, y un generador eléctrico 22 se conecta a un eje de mando del subexpansor 21. El circuito de derivación se conecta a la segunda válvula de cuatro vías 4 como el subexpansor 23 y el expansor 6.

En esto, el generador eléctrico 22 incluye un mecanismo de embrague que se conecta a uno del subexpansor 21 y el subexpansor 23. El circuito de derivación va provisto en su lado de flujo de entrada de una válvula de paso de flujo 25.

Un eje de mando del expansor 6 y un eje de mando del compresor 1 se conectan el uno al otro, y el compresor 1 utiliza la recuperación de potencia mediante el expansor 6 para su accionamiento.

El circuito de refrigerante incluye una primera válvula de cuatro vías 2 a la cual se conectan un tubo del lado de descarga y un tubo del lado de aspiración del compresor 1, y una segunda válvula de cuatro vías 4 a la cual se conectan un tubo del lado de descarga del subexpansor 23, un tubo del lado de flujo de entrada del expansor 6 y el circuito de derivación.

Se explicará la operación del acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire de tipo bomba de calor de esta realización.

En primer lugar, se explicará un modo operativo de enfriamiento en el cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como refrigerador de gas y el intercambiador de calor interior 8 se usa como evaporador. Se muestra un flujo del refrigerante en el modo operativo de enfriamiento con flechas macizas en el dibujo.

Se comprime un refrigerante en el momento del modo operativo de enfriamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga mediante el compresor 1 que es accionado por el motor 12. El refrigerante se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3. En el intercambiador de calor exterior 3, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del expansor 6 y el subexpansor 23 se expande mediante el expansor 6 y el subexpansor 236. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor 1. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor exterior 3. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, la válvula de paso de flujo 25 se abre, el generador eléctrico 22 se conecta al subexpansor 21 para permitir que el refrigerante fluya dentro del circuito de derivación reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. En este caso, no se permite que funcione el subexpansor 23.Es preferible que el par del generador eléctrico 22 se ajuste para cambiar la cantidad de derivación. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, la válvula de paso de flujo 25 se cierra, el generador eléctrico 22 se conecta al subexpansor 23, se incrementa la presión de lado de baja presión, y el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 se incrementa. En este caso, no se permite que el subexpansor 21 funcione. Es preferible que ese par del generador eléctrico 22 se ajuste para cambiar la presión del lado de baja presión.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 23 y el expansor 6 o el refrigerante de CO_{2} expandido el subexpansor 21 y el expansor 6 se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4 y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor interior 8. Se enfría una habitación utilizando esta endotermia. El refrigerante que se ha evaporado pasa al compresor 1.

A continuación, se explicará un modo operativo de calentamiento en el cual el intercambiador de calor exterior 3 se usa como el evaporador y el intercambiador de calor interior 8 se usa como el refrigerador de gas. Se muestra un flujo de un refrigerante en este modo operativo de calentamiento con flechas de líneas de trazos en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de calentamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga mediante el compresor 1 que es accionado por el motor 12. El refrigerante se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la primera válvula de cuatro vías 2. En el intercambiador de calor interior 8, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. Se calienta una habitación utilizando esta radiación. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del expansor 6 y el subexpansor 23, y se expande mediante el expansor 6 y el subexpansor 23. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor 1. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor interior 8. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, la válvula de paso de flujo 25 se abre, el generador eléctrico 22 se conecta al subexpansor 21 para permitir que el refrigerante fluya dentro del circuito de derivación reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. En este caso, no se permite que funcione el subexpansor 23. Es preferible que el par del generador eléctrico 22 se ajuste para cambiar la cantidad de derivación. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, la válvula de paso de flujo 25 se cierra, el generador eléctrico 22 se conecta al subexpansor 23, se reduce la presión de lado de baja presión, y el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 se incrementa. En este caso, no se permite que el subexpansor 21 funcione. Es preferible que el par del generador eléctrico 22 se ajuste para cambiar la presión del lado de baja presión.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 23 y el expansor 6 o el refrigerante de CO_{2} expandido el subexpansor 21 y el expansor 6 se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4 y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor exterior 3 El refrigerante que se ha evaporado pasa al compresor 1 a través de la primera válvula de cuatro vías 2.

Como se ha descrito anteriormente, según esta realización, la válvula de apertura/cierre 25 se abre, el subexpansor 21 se conecta al generador eléctrico 22, ajustando de este modo la cantidad de refrigerante que fluye a través del circuito de derivación, y es posible controlar la cantidad de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. La válvula de apertura/cierre 25 se cierra, el par del generador eléctrico 22 conectado al subexpansor 23 (carga del generador eléctrico) se cambia para ajustar la presión del lado de baja presión, y es posible controlar la cantidad de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Por lo tanto, es posible recuperar eficazmente potencia en el expansor 6. La recuperación de potencia a partir del subexpansor 21 o el subexpansor 23 se utiliza para generar electricidad del generador eléctrico 22 y es posible recuperar más potencia a partir del ciclo frigorífico.

Un aparato de ciclo frigorífico de otra realización de la presente invención se explicará con referencia al dibujo.

La figura 22 muestra una estructura del acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización.

Como se muestra en la figura 22, el acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización utiliza un refrigerante de CO_{2} como refrigerante, y comprende un circuito de refrigerante en el cual un compresor 1 que tiene un motor 12, un intercambiador de calor exterior 3, un expansor 6, un intercambiador de calor interior 8 y un compresor auxiliar 10 se conectan los unos a los otros a través de tubos.

El circuito de refrigerante incluye una primera válvula de cuatro vías 2 a la cual se conectan un tubo del lado de descarga del compresor 1 y un tubo del lado de aspiración del compresor auxiliar 10, y una segunda válvula de cuatro vías 4 a la cual se conectan un tubo del lado de descarga y un tubo del lado de aspiración del expansor del intercambiador de calor 6.

Un circuito de derivación para evitar el expansor 6 está dispuesto en paralelo al expansor 6. El circuito de derivación va provisto de un subexpansor 21. Un generador eléctrico 22 se conecta a un eje de mando del subexpansor 21. El circuito de derivación se conecta a la segunda válvula de cuatro vías 4 como el expansor 6.

El eje de mando del expansor 6 y un eje de mando del compresor auxiliar 10 se conectan el uno al otro, y el compresor auxiliar 10 es accionado por recuperación de potencia por el expansor 6.

Se explicará la operación del acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire de tipo bomba de calor de esta realización.

En primer lugar, se explicará un modo operativo de enfriamiento en el cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como refrigerador de gas y el intercambiador de calor interior 8 se usa como evaporador. Se muestra un flujo del refrigerante en el modo operativo de enfriamiento con flechas macizas en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de enfriamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga mediante el compresor 1 que es accionado por el motor 12. El refrigerante se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3. En el intercambiador de calor exterior 3, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del expansor 6 y el subexpansor 21 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4 y se expande mediante el expansor 6 y el subexpansor 21. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor auxiliar 10. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor exterior 3. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico (carga del generador eléctrico) se reduce para incrementar la cantidad de refrigerante que se permite que fluya dentro del circuito de derivación, reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si la cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se incrementa para reducir la cantidad de refrigerante que se permite fluir dentro del circuito de derivación, incrementando de este modo el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 21 y el expansor 6 se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4 y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor interior 8. Se enfría una habitación utilizando esta endotermia. El refrigerante que se ha evaporado pasa al compresor auxiliar 10 a través de la primera válvula de cuatro vías 2, sobrealimentado por el compresor auxiliar 10 y pasa al compresor 1.

A continuación, se explicará un modo operativo de calentamiento en el cual el intercambiador de calor exterior 3 se usa como el evaporador y el intercambiador de calor interior 8 se usa como el refrigerador de gas. Se muestra un flujo de un refrigerante en este modo operativo de calentamiento con flechas de líneas de trazos en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de calentamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga mediante el compresor 1 que es accionado por el motor 12. El refrigerante se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la primera válvula de cuatro vías 2. En el intercambiador de calor interior 8, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. Se calienta una habitación utilizando esta radiación. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del expansor 6 y el subexpansor 21 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4 y se expande mediante el expansor 6 y el subexpansor 21. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor auxiliar 10. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor exterior 3. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se reduce para incrementar la cantidad de refrigerante que se permite fluir dentro del circuito de derivación, reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si la cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se incrementa para reducir la cantidad de refrigerante que se permite fluir dentro del circuito de derivación, incrementando de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el expansor 6 y el subexpansor 21 se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4 y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor exterior 3. El refrigerante que se ha evaporado se introduce dentro del compresor auxiliar 10 a través de la primera válvula de cuatro vías 2, sobrealimentado por el compresor auxiliar 10 y pasa al compresor 1.

Como se ha descrito anteriormente, según esta realización, el par del generador eléctrico 22 (es decir, la carga del generador eléctrico) conectado al subexpansor 21 se cambia para ajustar la cantidad de refrigerante que fluye a través del circuito de derivación, controlando de este modo la cantidad de refrigerante que fluye a través del circuito de derivación a través del expansor 6. Por lo tanto, es posible recuperar eficazmente potencia en el expansor 6. Durante el control del caudal de refrigerante a través del sistema de derivación, se utiliza la recuperación de potencia a través del subexpansor 21 para generar electricidad a partir del generador eléctrico 22, y es posible recuperar más potencia a partir del ciclo frigorífico.

Un aparato de ciclo frigorífico de otra realización de la presente invención se explicará con referencia al dibujo.

La figura 23 muestra una estructura del acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización.

Como se muestra en la figura 23, el acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización utiliza un refrigerante de CO_{2} como refrigerante, y comprende un circuito de refrigerante en el cual un compresor 1 que tiene un motor 12, un compresor auxiliar 10, un intercambiador de calor exterior 3, un expansor 6 y un intercambiador de calor interior 8 se conectan los unos a los otros a través de tubos.

El circuito de refrigerante incluye una primera válvula de cuatro vías 2 a la cual se conectan un tubo del lado de aspiración del compresor 1 y un tubo del lado de descarga del compresor auxiliar 10, y una segunda válvula de cuatro vías 4 a la cual se conectan un tubo del lado de descarga y un tubo del lado de aspiración del expansor del intercambiador de calor 6.

Un circuito de derivación para evitar el expansor 6 está dispuesto en paralelo al expansor 6. El circuito de derivación va provisto de un subexpansor 21. Un generador eléctrico 22 se conecta a un eje de mando del subexpansor 21. El circuito de derivación se conecta a la segunda válvula de cuatro vías 4 como el expansor 6.

El eje de mando del expansor 6 y un eje de mando del compresor auxiliar 10 se conectan el uno al otro, y el compresor auxiliar 10 es accionado por recuperación de potencia por el expansor 6.

Se explicará la operación del acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire de tipo bomba de calor de esta realización.

En primer lugar, se explicará un modo operativo de enfriamiento en el cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como refrigerador de gas y el intercambiador de calor interior 8 se usa como evaporador. Se muestra un flujo del refrigerante en el modo operativo de enfriamiento con flechas macizas en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de enfriamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga mediante el compresor 1 que es accionado por el motor 12 y se introduce dentro del compresor auxiliar 10. El refrigerante se se sobrealimenta, además, por el compresor auxiliar 10 y a continuación se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3 a través de la primera válvula de cuatro vías 2. En el intercambiador de calor exterior 3, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del expansor 6 y el subexpansor 21 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4 y se expande mediante el expansor 6 y el subexpansor 21. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor auxiliar 10. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor exterior 3. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se reduce para incrementar la cantidad de refrigerante que se permite que fluya dentro del circuito de derivación, reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si la cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se incrementa para reducir la cantidad de refrigerante que se permite fluir dentro del circuito de derivación, incrementando de este modo el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 21 y el expansor 6 se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4 y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor interior 8. Se enfría una habitación utilizando esta endotermia. El refrigerante que se ha evaporado pasa al compresor auxiliar 10 a través de la primera válvula de cuatro vías 2.

A continuación, se explicará un modo operativo de calentamiento en el cual el intercambiador de calor exterior 3 se usa como el evaporador y el intercambiador de calor interior 8 se usa como el refrigerador de gas. Se muestra un flujo de un refrigerante en este modo operativo de calentamiento con flechas de líneas de trazos en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de calentamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga mediante el compresor 1 que es accionado por el motor 12 y se introduce dentro del compresor auxiliar 10. El refrigerante se sobrealimenta, además, por el compresor auxiliar 10 y a continuación, se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la primera válvula de cuatro vías 2. En el intercambiador de calor interior 8, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua y se calienta una habitación utilizando esta endotermia. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del expansor 6 y el subexpansor 21 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4 y se expande mediante el expansor 6 y el subexpansor 21. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor auxiliar 10. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor exterior 3. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se reduce para incrementar la cantidad de refrigerante que se permite fluir dentro del circuito de derivación, reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si la cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se incrementa para reducir la cantidad de refrigerante que se permite fluir dentro del circuito de derivación, incrementando de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el expansor 6 y el subexpansor 21 se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4 y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor exterior 3. El refrigerante que se ha evaporado pasa dentro del compresor 1 a través de la primera válvula de cuatro vías 2.

Como se ha descrito anteriormente, según esta realización, el par del generador eléctrico 22 (es decir, la carga del generador eléctrico) conectado al subexpansor 21 se cambia para ajustar la cantidad de refrigerante que fluye a través del circuito de derivación, controlando de este modo la cantidad de refrigerante que fluye a través del expansor 6. Por lo tanto, es posible recuperar eficazmente potencia en el expansor 6. Durante el control del caudal de refrigerante a través del sistema de derivación, se utiliza la recuperación de potencia a través del subexpansor 21 para generar electricidad a partir del generador eléctrico 22, y es posible recuperar más potencia a partir del ciclo frigorífico.

Un aparato de ciclo frigorífico de otra realización de la presente invención se explicará con referencia al dibujo.

La figura 24 muestra una estructura del acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización.

Como se muestra en la figura 24, el acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización utiliza un refrigerante de CO_{2} como refrigerante, y comprende un circuito de refrigerante en el cual un compresor 1 que tiene un motor 12, un intercambiador de calor exterior 3, un expansor 6 y un intercambiador de calor interior 8 y un compresor auxiliar 10 se conectan los unos a los otros a través de tubos.

El expansor 6 va provisto en su lado de flujo de entrada de un subexpansor 23, y un generador eléctrico 24 se conecta a un eje de mando del subexpansor 23.

Un eje de mando del expansor 6 y un eje de mando del compresor auxiliar 10 se conectan el uno al otro, y el compresor auxiliar 10 es accionado por recuperación de potencia por el expansor 6.

El circuito de refrigerante incluye una primera válvula de cuatro vías 2 a la cual se conectan un tubo del lado de descarga del compresor 1 y un tubo del lado de aspiración del compresor auxiliar 10, y una segunda válvula de cuatro vías 4 a la cual se conectan un tubo del lado de aspiración del subexpansor 23 y un tubo del lado de descarga del expansor 6.

Se explicará la operación del acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire de tipo bomba de calor de esta realización.

En primer lugar, se explicará un modo operativo de enfriamiento en el cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como refrigerador de gas y el intercambiador de calor interior 8 se usa como evaporador. Se muestra un flujo del refrigerante en el modo operativo de enfriamiento con flechas macizas en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de enfriamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga mediante el compresor 1 que es accionado por el motor 12. El refrigerante se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3. En el intercambiador de calor exterior 3, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del subexpansor 23 y el expansor 6 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4 y se expande mediante el subexpansor 23 y el expansor 6. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor auxiliar 10. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor exterior 3. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 24 (carga del generador eléctrico) se incrementa para incrementar la presión del lado de alta presión, incrementando de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si la cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 24 (carga del generador eléctrico) se reduce para reducir la presión del lado de alta presión, reduciendo de este modo el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 23 y el expansor 6 se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4 y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor interior 8. Se enfría una habitación utilizando esta endotermia. El refrigerante que se ha evaporado se introduce dentro del compresor auxiliar 10 a través de la primera válvula de cuatro vías 2 y se sobrealimenta mediante el compresor auxiliar 10 y pasa dentro del compresor 1.

A continuación, se explicará un modo operativo de calentamiento en el cual el intercambiador de calor exterior 3 se usa como el evaporador y el intercambiador de calor interior 8 se usa como el refrigerador de gas. Se muestra un flujo de un refrigerante en este modo operativo de calentamiento con flechas de líneas de trazos en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de calentamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga mediante el compresor 1 que es accionado por el motor 12 y se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la primera válvula de cuatro vías 2. En el intercambiador de calor interior 8, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua y se calienta una habitación utilizando esta endotermia. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del subexpansor 23 y el expansor 6 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4 y se expande mediante el subexpansor 23 y el expansor 6. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor auxiliar 10. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor exterior 3. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 24 (carga del generador eléctrico) se incrementa para incrementar la presión del lado de alta presión, incrementando de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si la cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 24 (carga del generador eléctrico) se reduce para reducir la presión del lado de alta presión, reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor
6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 23 de expansión y el expansor 6 se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor exterior 3. El refrigerante que se ha evaporado se introduce dentro del compresor auxiliar 10 a través de la primera válvula de cuatro vías 2 y se sobrealimenta mediante el compresor auxiliar 10 y pasa dentro del compresor 1.

Como se ha descrito anteriormente, según esta realización, el par del generador eléctrico 24 (es decir, la carga del generador eléctrico) conectado al subexpansor 23 se cambia para ajustar la presión del lado de alta presión, controlando de este modo la cantidad de refrigerante que fluye a través del expansor 6. Por lo tanto, es posible recuperar eficazmente potencia en el expansor 6. Se utiliza la recuperación de potencia a partir del subexpansor 23 para generar electricidad a partir del generador eléctrico 24, y es posible recuperar más potencia a partir del ciclo frigorífico.

Un aparato de ciclo frigorífico de otra realización de la presente invención se explicará con referencia al dibujo.

La figura 25 muestra una estructura del acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización.

Como se muestra en la figura 25, el acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización utiliza un refrigerante de CO_{2} como refrigerante, y comprende un circuito de refrigerante en el cual un compresor 1 que tiene un motor 12, un compresor auxiliar 10, un intercambiador de calor exterior 3, un expansor 6 y un intercambiador de calor interior 8 se conectan los unos a los otros a través de tubos.

El expansor 6 va provisto en su lado de flujo de entrada de un subexpansor 23, y un generador eléctrico 24 se conecta a un eje de mando del subexpansor 23.

Un eje de mando del expansor 6 y un eje de mando del compresor auxiliar 10 se conectan el uno al otro, y el compresor auxiliar 10 es accionado por recuperación de potencia por el expansor 6.

El circuito de refrigerante incluye una primera válvula de cuatro vías 2 a la cual se conectan un tubo del lado de aspiración del compresor 1 y un tubo del lado de descarga del compresor auxiliar 10, y una segunda válvula de cuatro vías 4 a la cual se conectan un tubo del lado de aspiración del subexpansor 23 y un tubo del lado de descarga del expansor 6.

Se explicará la operación del acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire de tipo bomba de calor de esta realización.

En primer lugar, se explicará un modo operativo de enfriamiento en el cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como refrigerador de gas y el intercambiador de calor interior 8 se usa como evaporador. Se muestra un flujo del refrigerante en el modo operativo de enfriamiento con flechas macizas en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de enfriamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga mediante el compresor 1 que es accionado por el motor 12, y se introduce dentro del compresor auxiliar 10 y, además, se sobrealimenta mediante el compresor auxiliar 10 y a continuación se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3 a través de la primera válvula de cuatro vías 2. En el intercambiador de calor exterior 3, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del subexpansor 21 y el expansor 6 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4 y se expande mediante el subexpansor 23 y el expansor 6. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor auxiliar 10. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor exterior 3. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 24 (carga del generador eléctrico) se incrementa para incrementar la presión del lado de alta presión, incrementando de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si la cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 24 (carga del generador eléctrico) se reduce para reducir la presión del lado de alta presión, reduciendo de este modo el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 23 y el expansor 6 se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4 y se evapora en el intercambiador de calor interior 8. Se enfría una habitación utilizando esta endotermia. El refrigerante que se ha evaporado pasa dentro del compresor 1 a través de la primera válvula de cuatro vías 2.

A continuación, se explicará un modo operativo de calentamiento en el cual el intercambiador de calor exterior 3 se usa como el evaporador y el intercambiador de calor interior 8 se usa como el refrigerador de gas. Se muestra un flujo de un refrigerante en este modo operativo de calentamiento con flechas de líneas de trazos en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de calentamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga mediante el compresor 1 que es accionado por el motor 12 y se introduce en el interior del compresor auxiliar 10 y además, se sobrealimenta por el compresor auxiliar 10 y a continuación se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la primera válvula de cuatro vías 2. En el intercambiador de calor interior 8, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. Se calienta una habitación utilizando esta endotermia. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del subexpansor 23 y el expansor 6 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4 y se expande mediante el subexpansor 23 y el expansor 6. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor auxiliar 10. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor exterior 3. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 24 (carga del generador eléctrico) se incrementa para incrementar la presión del lado de alta presión, incrementando de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si la cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 24 (carga del generador eléctrico) se reduce para reducir la presión del lado de alta presión, reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 23 y el expansor 6 se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor exterior 3. El refrigerante que se ha evaporado pasa dentro del compresor 1 a través de la primera válvula de cuatro vías 2.

Como se ha descrito anteriormente, según esta realización, el par del generador eléctrico 24 (es decir, la carga del generador eléctrico) conectado al subexpansor 23 se cambia para ajustar la presión del lado de alta presión, controlando de este modo la cantidad de refrigerante que fluye a través del expansor 6. Por lo tanto, es posible recuperar eficazmente potencia en el expansor 6. Se utiliza la recuperación de potencia a partir del subexpansor 23 para generar electricidad del generador eléctrico 24, y es posible recuperar más potencia a partir del ciclo frigorífico.

Un aparato de ciclo frigorífico de otra realización de la presente invención se explicará con referencia al dibujo.

La figura 26 muestra una estructura del acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización.

Como se muestra en la figura 26, el acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización utiliza un refrigerante de CO_{2} como refrigerante, y comprende un circuito de refrigerante en el cual un compresor 1 que tiene un motor 12, un intercambiador de calor exterior 3, un expansor 6, un intercambiador de calor interior 8 y un compresor auxiliar 10 se conectan los unos a los otros a través de tubos.

El expansor 6 va provisto en su lado de descarga de un subexpansor 23, y un generador eléctrico 24 se conecta a un eje de mando del subexpansor 23.

Un eje de mando del expansor 6 y un eje de mando del compresor auxiliar 10 se conectan el uno al otro, y el compresor auxiliar 10 es accionado por recuperación de potencia por el expansor 6.

El circuito de refrigerante incluye una primera válvula de cuatro vías 2 a la cual se conectan un tubo del lado de descarga del compresor 1 y un tubo del lado de aspiración del compresor auxiliar 10, y una segunda válvula de cuatro vías 4 a la cual se conectan un tubo del lado de descarga del subexpansor 23 y un tubo del lado de aspiración del expansor 6.

Se explicará la operación del acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire de tipo bomba de calor de esta realización.

En primer lugar, se explicará un modo operativo de enfriamiento en el cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como refrigerador de gas y el intercambiador de calor interior 8 se usa como evaporador. Se muestra un flujo del refrigerante en el modo operativo de enfriamiento con flechas macizas en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de enfriamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga mediante el compresor 1 que es accionado por el motor 12. El refrigerante se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3. En el intercambiador de calor exterior 3, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del expansor 6 y el subexpansor 23 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4 y se expande mediante el expansor 6 y el subexpansor 23. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor auxiliar 10. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor exterior 3. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se incrementa para reducir la presión del lado de baja presión, incrementando de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si la cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se reduce para incrementar la presión del lado de baja presión, reduciendo de este modo el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor
6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 23 y el expansor 6 se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4 y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor interior 8. Se enfría una habitación utilizando esta endotermia. El refrigerante que se ha evaporado se introduce dentro del compresor auxiliar 10 a través de la primera válvula de cuatro vías 2 y se sobrealimenta mediante el compresor auxiliar 10 y pasa dentro del compresor 1.

A continuación, se explicará un modo operativo de calentamiento en el cual el intercambiador de calor exterior 3 se usa como el evaporador y el intercambiador de calor interior 8 se usa como el refrigerador de gas. Se muestra un flujo de un refrigerante en este modo operativo de calentamiento con flechas de líneas de trazos en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de calentamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga mediante el compresor 1 que es accionado por el motor 12, y se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la primera válvula de cuatro vías 2. En el intercambiador de calor interior 8, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico, y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua y se calienta una habitación utilizando esta endotermia. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del expansor 6 y el subexpansor 23 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4 y se expande mediante el expansor 6 y el subexpansor 23. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor auxiliar 10. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor exterior 3. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se incrementa para reducir la presión del lado de baja presión, incrementando de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si la cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se reduce para incrementar la presión del lado de baja presión, reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el expansor 6 y el subexpansor 23 se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor exterior 3. El refrigerante que se ha evaporado se introduce dentro del compresor auxiliar 10 a través de la primera válvula de cuatro vías 2 y se sobrealimenta mediante el compresor auxiliar 10 y pasa dentro del compresor 1.

Como se ha descrito anteriormente, según esta realización, el par del generador eléctrico 24 (es decir, la carga del generador eléctrico) conectado al subexpansor 23 se cambia para ajustar la presión del lado de baja presión, controlando de este modo la cantidad de refrigerante que fluye a través del expansor 6. Por lo tanto, es posible recuperar eficazmente potencia en el expansor 6. Se utiliza la recuperación de potencia a partir del subexpansor 23 para generar electricidad a partir del generador eléctrico 24, y es posible recuperar más potencia a partir del ciclo frigorífico.

Un aparato de ciclo frigorífico de otra realización de la presente invención se explicará con referencia al dibujo.

La figura 27 muestra una estructura del acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización.

Como se muestra en la figura 27, el acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización utiliza un refrigerante de CO_{2} como refrigerante, y comprende un circuito de refrigerante en el cual un compresor 1 que tiene un motor 12, un compresor auxiliar 10, un intercambiador de calor exterior 3, un expansor 6 y un intercambiador de calor interior 8 se conectan los unos a los otros a través de tubos.

El expansor 6 va provisto en su lado de descarga de un subexpansor 23, y un generador eléctrico 24 se conecta a un eje de mando del subexpansor 23.

Un eje de mando del expansor 6 y un eje de mando del compresor auxiliar 10 se conectan el uno al otro, y el compresor auxiliar 10 es accionado por recuperación de potencia por el expansor 6.

El circuito de refrigerante incluye una primera válvula de cuatro vías 2 a la cual se conectan un tubo del lado de aspiración del compresor 1 y un tubo del lado de descarga del compresor auxiliar 10, y una segunda válvula de cuatro vías 4 a la cual se conectan un tubo del lado de descarga del subexpansor 23 y un tubo del lado de aspiración del expansor 6.

Se explicará la operación del acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire de tipo bomba de calor de esta realización.

En primer lugar, se explicará un modo operativo de enfriamiento en el cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como refrigerador de gas y el intercambiador de calor interior 8 se usa como evaporador. Se muestra un flujo del refrigerante en el modo operativo de enfriamiento con flechas macizas en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de enfriamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga mediante el compresor 1 que es accionado por el motor 12, y se introduce dentro del compresor auxiliar 10, y se sobrealimenta, además, por el compresor auxiliar 10 y a continuación se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3 a través de la primera válvula de cuatro vías 2. En el intercambiador de calor exterior 3, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del expansor 6 y el subexpansor 23 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4 y se expande mediante el expansor 6 y el subexpansor 23. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor auxiliar 10. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor exterior 3. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se incrementa para reducir la presión del lado de baja presión, incrementando de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si la cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se reduce para incrementar la presión del lado de baja presión, reduciendo de este modo el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el expansor 6 y el subexpansor 23 se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4 y se evapora en el intercambiador de calor interior 8. Se enfría una habitación utilizando esta endotermia. El refrigerante que se ha evaporado pasar dentro del compresor 1 a través de la primera válvula de cuatro vías 2.

A continuación, se explicará un modo operativo de calentamiento en el cual el intercambiador de calor exterior 3 se usa como el evaporador y el intercambiador de calor interior 8 se usa como el refrigerador de gas. Se muestra un flujo de un refrigerante en este modo operativo de calentamiento con flechas de líneas de trazos en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de calentamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga mediante el compresor 1 que es accionado por el motor 12 y se introduce dentro del compresor auxiliar 10 y se sobrealimenta, además, por el compresor auxiliar 10, y a continuación se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3 a través de la primera válvula de cuatro vías 2. En el intercambiador de calor exterior 3, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. Se calienta una habitación utilizando esta radiación. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del expansor 6 y el subexpansor 23 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4 y se expande mediante el expansor 6 y el subexpansor 23. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor auxiliar 10. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor exterior 3. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se incrementa para reducir la presión del lado de baja presión, incrementando de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si la cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se reduce para incrementar la presión del lado de baja presión, reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor
6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el expansor 6 de expansión y el subexpansor 23 se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor exterior 3. El refrigerante que se ha evaporado pasa al interior del compresor 1 a través de la primera válvula de cuatro vías 2.

Como se ha descrito anteriormente, según esta realización, el par del generador eléctrico 24 (es decir, la carga del generador eléctrico) conectado al subexpansor 23 se cambia para ajustar la presión del lado de baja presión, controlando de este modo la cantidad de refrigerante que fluye a través del expansor 6. Por lo tanto, es posible recuperar eficazmente potencia en el expansor 6. Se utiliza recuperación de potencia a partir del subexpansor 23 para generar electricidad a partir del generador eléctrico 24, y es posible recuperar más potencia a partir del ciclo frigorífico.

Un aparato de ciclo frigorífico de otra realización de la presente invención se explicará con referencia al dibujo

La figura 28 muestra una estructura del acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización.

Como se muestra en la figura 28, el acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización utiliza un refrigerante de CO_{2} como refrigerante, y comprende un circuito de refrigerante en el cual un compresor 1 que tiene un motor 12, un intercambiador de calor exterior 3, un expansor 6, un intercambiador de calor interior 8 y un compresor auxiliar 10 se conectan los unos a los otros a través de tubos.

El expansor 6 va provisto en su lado de flujo de entrada de un subexpansor 23, y un generador eléctrico 24 se conecta a un eje de mando del subexpansor 23.

Un circuito de derivación para evitar el subexpansor 23 y el expansor 6 está dispuesto en paralelo al subexpansor 23 y el expansor 6. El circuito de derivación va provisto de un subexpansor 21. Un generador eléctrico 22 se conecta a un eje de mando del subexpansor 21. El circuito de derivación se conecta a la segunda válvula de cuatro vías 4 como el subexpansor 23 y el expansor 6.

Un eje de mando del expansor 6 y un eje de mando del compresor auxiliar 10 se conectan el uno al otro, y el compresor auxiliar 10 es accionado por recuperación de potencia por el expansor 6.

El circuito de refrigerante incluye una primera válvula de cuatro vías 2 a la cual se conectan un tubo del lado de descarga del compresor 1 y un tubo del lado de aspiración del compresor auxiliar 10, y una segunda válvula de cuatro vías 4 a la cual se conectan un tubo del lado de aspiración del subexpansor 23, un tubo del lado de descarga del expansor 6 y el circuito de derivación.

Se explicará la operación del acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire de tipo bomba de calor de esta realización.

En primer lugar, se explicará un modo operativo de enfriamiento en el cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como refrigerador de gas y el intercambiador de calor interior 8 se usa como evaporador. Se muestra un flujo del refrigerante en el modo operativo de enfriamiento con flechas macizas en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de enfriamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga mediante el compresor 1 que es accionado por el motor 12, y se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la primera válvula de cuatro vías 2. En el intercambiador de calor exterior 3, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico, y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del subexpansor 23, el expansor 6 y el subexpansor 21 y se expande mediante el subexpansor 23, el expansor 6 y el subexpansor 21. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor auxiliar 10. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor exterior 3. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se reduce para incrementar la cantidad de refrigerante que se permite fluir dentro del circuito de derivación, reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 24 (carga del generador eléctrico) se incrementa para incrementar la presión del lado de alta presión, incrementando de este modo el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 23 y el expansor 6 se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4, y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor interior 8. Se enfría una habitación utilizando esta endotermia. El refrigerante que se ha evaporado se introduce dentro del compresor auxiliar 10 a través de la primera válvula de cuatro vías 2 y se sobrealimenta mediante el compresor auxiliar 10 y pasa al interior del compresor 1.

A continuación, se explicará un modo operativo de calentamiento en el cual el intercambiador de calor exterior 3 se usa como el evaporador y el intercambiador de calor interior 8 se usa como el refrigerador de gas. Se muestra un flujo de un refrigerante en este modo operativo de calentamiento con flechas de líneas de trazos en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de calentamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga por el compresor 1 que es accionado por el motor 12 y se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la primera válvula de cuatro vías 2. En el intercambiador de calor interior 8, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico, y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua y se calienta una habitación utilizando la endotermia. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del subexpansor 23, el expansor 6 y el subexpansor 21 y se expande mediante el subexpansor 23, el expansor 6 y el subexpansor 21. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor auxiliar 10. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor exterior 3. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se reduce para incrementar la cantidad de refrigerante que se permite fluir dentro del circuito de derivación, reduciendo de este modo el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad óptima calculada de refrigerante, el par del generador eléctrico 24 (carga del generador eléctrico) se incrementa para incrementar la presión del lado de alta presión, incrementando de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 23 y el expansor 6 o el refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 21 se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4, y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor exterior 3. El refrigerante que se ha evaporado se introduce al interior del compresor auxiliar 10 a través de la primera válvula de cuatro vías 2 y se sobrealimenta mediante el compresor auxiliar 10 y pasa al interior del compresor 1.

Como se ha descrito anteriormente, según esta realización, el par del generador eléctrico 22 (es decir, la carga del generador eléctrico) se cambia para ajustar la cantidad de refrigerante que fluye a través del circuito de derivación, controlando de este modo la cantidad de refrigerante que fluye a través del expansor 6, y el par del generador eléctrico 24 conectado al subexpansor 23 (es decir, la carga del generador eléctrico) se cambia para ajustar la presión del lado de alta presión, controlando de este modo la cantidad de refrigerante que fluye a través del expansor 6. Por lo tanto, es posible recuperar eficazmente potencia en el expansor 6. Se utiliza recuperación de potencia a partir del subexpansor 21 y el subexpansor 23 para generar electricidad a partir de los generadores eléctricos 22 y 24, y es posible recuperar más potencia a partir del ciclo frigorífico.

Un aparato de ciclo frigorífico de otra realización de la presente invención se explicará con referencia al dibujo.

La figura 29 muestra una estructura del acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización.

Como se muestra en la figura 29, el acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización utiliza un refrigerante de CO_{2} como refrigerante, y comprende un circuito de refrigerante en el cual un compresor 1 que tiene un motor 12, un compresor auxiliar 10, un intercambiador de calor exterior 3, un expansor 6 y un intercambiador de calor interior 8 se conectan los unos a los otros a través de tubos.

El expansor 6 va provisto en su lado de flujo de entrada de un subexpansor 23, y un generador eléctrico 24 se conecta a un eje de mando del subexpansor 23.

Un circuito de derivación para evitar el subexpansor 23 y el expansor 6 está dispuesto en paralelo al subexpansor 23 y el expansor 6. El circuito de derivación va provisto de un subexpansor 21. Un generador eléctrico 22 se conecta a un eje de mando del subexpansor 21. El circuito de derivación se conecta a la segunda válvula de cuatro vías 4 como el subexpansor 23 y el expansor 6.

Un eje de mando del expansor 6 y un eje de mando del compresor auxiliar 10 se conectan el uno al otro, y el compresor auxiliar 10 es accionado por recuperación de potencia por el expansor 6.

El circuito de refrigerante incluye una primera válvula de cuatro vías 2 a la cual se conectan un tubo del lado de aspiración del compresor 1 y un tubo del lado de descarga del compresor auxiliar 10, y una segunda válvula de cuatro vías 4 a la cual se conectan un tubo del lado de aspiración del subexpansor 23, un tubo del lado de descarga del expansor 6 y el circuito de derivación.

Se explicará la operación del acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire de tipo bomba de calor de esta realización.

En primer lugar, se explicará un modo operativo de enfriamiento en el cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como refrigerador de gas y el intercambiador de calor interior 8 se usa como evaporador. Se muestra un flujo del refrigerante en el modo operativo de enfriamiento con flechas macizas en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de enfriamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga por el compresor 1 que es accionado por el motor 12, y se introduce dentro del compresor auxiliar 10 y, además, se sobrealimenta mediante el compresor auxiliar 10 y a continuación se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3 a través de la primera válvula de cuatro vías 2. En el intercambiador de calor exterior 3, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico, y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del subexpansor 23, el expansor 6 y el subexpansor 21 y se expande mediante el subexpansor 23, el expansor 6 y el subexpansor 21. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor auxiliar 10. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor exterior 3. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se reduce para incrementar la cantidad de refrigerante que se permite fluir dentro del circuito de derivación, reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 24 (carga del generador eléctrico) se incrementa para incrementar la presión del lado de alta presión, incrementando de este modo el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 23 y el expansor 6 o el refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 21 se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4, y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor interior 8. Se enfría una habitación utilizando la endotermia. El refrigerante que se ha evaporado pasa dentro del compresor 1 a través de la primera válvula de cuatro vías 2.

A continuación, se explicará un modo operativo de calentamiento en el cual el intercambiador de calor exterior 3 se usa como el evaporador y el intercambiador de calor interior 8 se usa como el refrigerador de gas. Se muestra un flujo de un refrigerante en este modo operativo de calentamiento con flechas de líneas de trazos en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de calentamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga por el compresor 1 que es accionado por el motor 12 y se introduce dentro del compresor auxiliar 10 y además, se sobrealimenta mediante el compresor auxiliar 10 y a continuación se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3 a través de la primera válvula de cuatro vías 2. En el intercambiador de calor exterior 3, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico, y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. Se calienta una habitación utilizando esta radiación. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del subexpansor 23, el expansor 6 y el subexpansor 21 y se expande mediante el subexpansor 23, el expansor 6 y el subexpansor 21. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor auxiliar 10. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor exterior 3. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se reduce para incrementar la cantidad de refrigerante que se permite fluir dentro del circuito de derivación, reduciendo de este modo el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad óptima calculada de refrigerante, el par del generador eléctrico 24 (carga del generador eléctrico) se incrementa para incrementar la presión del lado de alta presión, incrementando de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 23 y el expansor 6 o el refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 21 se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4, y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor exterior 3. El refrigerante que se ha evaporado pasa al interior del compresor 1 a través de la primera válvula de cuatro vías 2.

Como se ha descrito anteriormente, según esta realización, el par del generador eléctrico 22 (es decir, la carga del generador eléctrico) se cambia para ajustar la cantidad de refrigerante que fluye a través del circuito de derivación, controlando de este modo la cantidad de refrigerante que fluye a través del expansor 6, y el par del generador eléctrico 24 conectado al subexpansor 23 (es decir, la carga del generador eléctrico) se cambia para ajustar la presión del lado de alta presión, controlando de este modo la cantidad de refrigerante que fluye a través del expansor 6. Por lo tanto, es posible recuperar eficazmente potencia en el expansor 6. Se utiliza recuperación de potencia a partir del subexpansor 21 y el subexpansor 23 para generar electricidad a partir de los generadores eléctricos 22 y 24, y es posible recuperar más potencia a partir del ciclo frigorífico.

Un aparato de ciclo frigorífico de otra realización de la presente invención se explicará con referencia al dibujo.

La figura 30 muestra una estructura del acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización.

Como se muestra en la figura 30, el acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización utiliza un refrigerante de CO_{2} como refrigerante, y comprende un circuito de refrigerante en el cual un compresor 1 que tiene un motor 12, un intercambiador de calor exterior 3, un expansor 6, un intercambiador de calor interior 8 y un compresor auxiliar 10 se conectan los unos a los otros a través de tubos.

El expansor 6 va provisto en su lado de flujo de entrada de un subexpansor 23, y un generador eléctrico 24 se conecta a un eje de mando del subexpansor 23.

Un circuito de derivación para evitar el subexpansor 23 y el expansor 6 está dispuesto en paralelo al subexpansor 23 y el expansor 6. El circuito de derivación va provisto de una válvula de derivación 7. El circuito de derivación se conecta a la segunda válvula de cuatro vías 4 como el subexpansor 23 y el expansor 6.

Un eje de mando del expansor 6 y un eje de mando del compresor auxiliar 10 se conectan el uno al otro, y el compresor auxiliar 10 es accionado por recuperación de potencia por el expansor 6.

El circuito de refrigerante incluye una primera válvula de cuatro vías 2 a la cual se conectan un tubo del lado de descarga del compresor 1 y un tubo del lado de aspiración del compresor auxiliar 10, y una segunda válvula de cuatro vías 4 a la cual se conectan un tubo del lado de aspiración del subexpansor 23, un tubo del lado de descarga del expansor 6 y el circuito de derivación.

Se explicará la operación del acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire de tipo bomba de calor de esta realización.

En primer lugar, se explicará un modo operativo de enfriamiento en el cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como refrigerador de gas y el intercambiador de calor interior 8 se usa como evaporador. Se muestra un flujo del refrigerante en el modo operativo de enfriamiento con flechas macizas en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de enfriamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga mediante el compresor 1 que es accionado por el motor 12, y se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3 a través de la primera válvula de cuatro vías 2. En el intercambiador de calor exterior 3, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico, y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del subexpansor 23 y el expansor 6 y se expande mediante el subexpansor 23 y el expansor 6. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor auxiliar 10. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor exterior 3. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, la abertura de la válvula de derivación 7 se incrementa para incrementar la cantidad de refrigerante que se permite fluir dentro del circuito de derivación, reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 24 (carga del generador eléctrico) se incrementa para incrementar la presión del lado de alta presión, incrementando de este modo el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 23 y el expansor 6 se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4, y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor interior 8. Se enfría una habitación utilizando la endotermia. El refrigerante que se ha evaporado se introduce dentro del compresor auxiliar 10 a través de la primera válvula de cuatro vías 2 y se sobrealimenta mediante el compresor auxiliar 10 y pasa al interior del compresor 1.

A continuación, se explicará un modo operativo de calentamiento en el cual el intercambiador de calor exterior 3 se usa como el evaporador y el intercambiador de calor interior 8 se usa como el refrigerador de gas. Se muestra un flujo de un refrigerante en este modo operativo de calentamiento con flechas de líneas de trazos en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de calentamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga por el compresor 1 que es accionado por el motor 12, y se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la primera válvula de cuatro vías 2. En el intercambiador de calor interior 8, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico, y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. Se calienta una habitación utilizando esta radiación. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del subexpansor 23 y el expansor 6 y se expande mediante el subexpansor 23 y el expansor 6. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor auxiliar 10. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor interior 8. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, la abertura de la válvula de derivación 7 se incrementa para incrementar la cantidad de refrigerante que se permite fluir dentro del circuito de derivación, reduciendo de este modo el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad óptima calculada de refrigerante, el par del generador eléctrico 24 (carga del generador eléctrico) se incrementa para incrementar la presión del lado de alta presión, incrementando de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 23 y el expansor 6 se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4, y se evapora y aspira caloren el intercambiador de calor exterior 3. El refrigerante que se ha evaporado se introduce al interior del compresor auxiliar 10 a través de la primera válvula de cuatro vías 2 y se sobrealimenta mediante el compresor auxiliar 10 y pasa al interior del compresor
1.

Como se ha descrito anteriormente, según esta realización, la abertura de la válvula de derivación 7 se cambia para ajustar la cantidad de refrigerante que fluye a través del circuito de derivación, controlando de este modo la cantidad de refrigerante que fluye dentro del expansor 6, y el par del generador eléctrico 24 conectado al subexpansor 23 (es decir, la carga del generador eléctrico) se cambia para ajustar la presión del lado de alta presión, controlando de este modo la cantidad de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Por lo tanto, es posible recuperar eficazmente potencia en el expansor 6. Se utiliza recuperación de potencia a partir del subexpansor 23 para generar electricidad a partir del generador eléctrico 24, y es posible recuperar más potencia a partir del ciclo frigorífico.

Un aparato de ciclo frigorífico de otra realización de la presente invención se explicará con referencia al dibujo.

La figura 31 muestra una estructura del acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización.

Como se muestra en la figura 31, el acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización utiliza un refrigerante de CO_{2} como refrigerante, y comprende un circuito de refrigerante en el cual un compresor 1 que tiene un motor 12, un compresor auxiliar 10, un intercambiador de calor exterior 3, un expansor 6 y un intercambiador de calor interior 8 se conectan los unos a los otros a través de tubos.

El expansor 6 va provisto en su lado de flujo de entrada de un subexpansor 23, y un generador eléctrico 24 se conecta a un eje de mando del subexpansor 23.

Un circuito de derivación para evitar el subexpansor 23 y el expansor 6 está dispuesto en paralelo al subexpansor 23 y el expansor 6. El circuito de derivación va provisto de una válvula de derivación 7. El circuito de derivación se conecta a la segunda válvula de cuatro vías 4 como el subexpansor 23 y el expansor 6.

Un eje de mando del expansor 6 y un eje de mando del compresor auxiliar 10 se conectan el uno al otro, y el compresor auxiliar 10 es accionado por recuperación de potencia por el expansor 6.

El circuito de refrigerante incluye una primera válvula de cuatro vías 2 a la cual se conectan un tubo del lado de aspiración del compresor 1 y un tubo del lado de descarga del compresor auxiliar 10, y una segunda válvula de cuatro vías 4 a la cual se conectan un tubo del lado de aspiración del subexpansor 23, un tubo del lado de descarga del expansor 6 y el circuito de derivación.

Se explicará la operación del acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire de tipo bomba de calor de esta realización.

En primer lugar, se explicará un modo operativo de enfriamiento en el cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como refrigerador de gas y el intercambiador de calor interior 8 se usa como evaporador. Se muestra un flujo del refrigerante en el modo operativo de enfriamiento con flechas macizas en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de enfriamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga por el compresor 1 que es accionado por el motor 12, y se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3 a través de la primera válvula de cuatro vías 2. En el intercambiador de calor exterior 3, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico, y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del subexpansor 23 y el expansor 6 y se expande mediante el subexpansor 23 y el expansor 6. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor auxiliar 10. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor exterior 3. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, la abertura de la válvula de derivación 7 se incrementa para incrementar la cantidad de refrigerante que se permite fluir dentro del circuito de derivación, reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 24 (carga del generador eléctrico) se incrementa para incrementar la presión del lado de alta presión, incrementando de este modo el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 23 y el expansor 6 se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4, y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor interior 8. Se enfría una habitación utilizando la endotermia. El refrigerante que se ha evaporado pasa dentro del compresor 1 a través de la primera válvula de cuatro vías 2.

A continuación, se explicará un modo operativo de calentamiento en el cual el intercambiador de calor exterior 3 se usa como el evaporador y el intercambiador de calor interior 8 se usa como el refrigerador de gas. Se muestra un flujo de un refrigerante en este modo operativo de calentamiento con flechas de líneas de trazos en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de calentamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga por el compresor 1 que es accionado por el motor 12, y se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la primera válvula de cuatro vías 2. En el intercambiador de calor interior 8, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico, y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. Se calienta una habitación utilizando esta radiación. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del subexpansor 23 y el expansor 6 y se expande mediante el subexpansor 23 y el expansor 6. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor auxiliar 10. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor interior 8. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, la abertura de la válvula de derivación 7 se incrementa para incrementar la cantidad de refrigerante que se permite fluir dentro del circuito de derivación, reduciendo de este modo el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad óptima calculada de refrigerante, el par del generador eléctrico 24 (carga del generador eléctrico) se incrementa para incrementar la presión del lado de alta presión, incrementando de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 23 y el expansor 6 se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4, y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor exterior 3. El refrigerante que se ha evaporado pasa al interior del compresor 1 a través de la primera válvula de cuatro vías 2.

Como se ha descrito anteriormente, según esta realización, la abertura de la válvula de derivación se cambia para ajustar la cantidad de refrigerante que fluye a través del circuito de derivación, controlando de este modo la cantidad de refrigerante que fluye dentro del expansor 6, y el par del generador eléctrico 24 conectado al subexpansor 23 (es decir, la carga del generador eléctrico) se cambia para ajustar la presión del lado de alta presión, controlando de este modo la cantidad de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Por lo tanto, es posible recuperar eficazmente potencia en el expansor 6. Se utiliza la recuperación de potencia a partir del subexpansor 23 para generar electricidad a partir del generador eléctrico 24, y es posible recuperar más potencia a partir del ciclo frigorífico.

Un aparato de ciclo frigorífico de otra realización de la presente invención se explicará con referencia al dibujo.

La figura 32 muestra una estructura del acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización.

Como se muestra en la figura 32, el acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización utiliza un refrigerante de CO_{2} como refrigerante, y comprende un circuito de refrigerante en el cual un compresor 1 que tiene un motor 12, un intercambiador de calor exterior 3, un expansor 6, un intercambiador de calor interior 8 y un compresor auxiliar 10 se conectan los unos a los otros a través de tubos.

El expansor 6 va provisto en su lado de flujo de entrada de una válvula de preexpansión 5.

Un circuito de derivación para evitar la válvula de preexpansión 5 y el expansor 6 está dispuesto en paralelo a la válvula de preexpansión 5 y el expansor 6. El circuito de derivación va provisto de un subexpansor 21. El circuito de derivación se conecta a la segunda válvula de cuatro vías 4 como el subexpansor 23 y el expansor 6.

Un eje de mando del expansor 6 y un eje de mando del compresor auxiliar 10 se conectan el uno al otro, y el compresor auxiliar 10 es accionado por recuperación de potencia por el expansor 6.

El circuito de refrigerante incluye una primera válvula de cuatro vías 2 a la cual se conectan un tubo del lado de descarga del compresor 1 y un tubo del lado de aspiración del compresor auxiliar 10, y una segunda válvula de cuatro vías 4 a la cual se conectan un tubo del lado de aspiración de la válvula de preexpansión 5, un tubo del lado de descarga del expansor 6 y el circuito de derivación.

Se explicará la operación del acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire de tipo bomba de calor de esta realización.

En primer lugar, se explicará un modo operativo de enfriamiento en el cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como refrigerador de gas y el intercambiador de calor interior 8 se usa como evaporador. Se muestra un flujo del refrigerante en el modo operativo de enfriamiento con flechas macizas en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de enfriamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga por el compresor 1 que es accionado por el motor 12, y se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3 a través de la primera válvula de cuatro vías 2. En el intercambiador de calor exterior 3, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico, y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro de la válvula de preexpansión 5, el expansor 6 y el subexpansor 21 y se expande mediante la válvula de preexpansión 5, el expansor 6 y el subexpansor 21. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor auxiliar 10. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor exterior 3. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se reduce para incrementar la cantidad de refrigerante que se permite fluir dentro del circuito de derivación, reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, la abertura de la válvula de preexpansión 5 se reduce para incrementar la presión del lado de alta presión, incrementando de este modo el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por la válvula de preexpansión 5 y el expansor 6 o el refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 21 se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4, y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor interior 8. Se enfría una habitación utilizando la endotermia. El refrigerante que se ha evaporado se introduce dentro del compresor auxiliar 10 a través de la primera válvula de cuatro vías 2 y se sobrealimenta mediante el compresor auxiliar 10 y pasa al interior del compresor 1.

A continuación, se explicará un modo operativo de calentamiento en el cual el intercambiador de calor exterior 3 se usa como el evaporador y el intercambiador de calor interior 8 se usa como el refrigerador de gas. Se muestra un flujo de un refrigerante en este modo operativo de calentamiento con flechas de líneas de trazos en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de calentamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga por el compresor 1 que es accionado por el motor 12, y se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la primera válvula de cuatro vías 2. En el intercambiador de calor interior 8, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico, y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. Se calienta una habitación utilizando esta radiación. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro de la válvula de preexpansión 5, el expansor 6 y el subexpansor 21 y se expande mediante la válvula de preexpansión 5, el expansor 6 y el subexpansor 21. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor auxiliar 10. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor interior 8. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se reduce para incrementar la cantidad de refrigerante que se permite fluir dentro del circuito de derivación, reduciendo de este modo el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad óptima calculada de refrigerante, la abertura de la válvula de preexpansión 5 se reduce para incrementar la presión del lado de alta presión, incrementando de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por la válvula de preexpansión 5 y el expansor 6 o el refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 21 se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4, y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor exterior 3. El refrigerante que se ha evaporado se introduce dentro del compresor auxiliar 10 a través de la primera válvula de cuatro vías 2 y se sobrealimenta mediante el compresor auxiliar 10 y pasa al interior del compresor 1.

Como se ha descrito anteriormente, según esta realización, el par del generador eléctrico 22 (es decir, carga del generador eléctrico) se cambia para ajustar la cantidad de refrigerante que fluye a través del circuito de derivación, controlando de este modo la cantidad de refrigerante que fluye dentro del expansor 6, y la abertura de la válvula de preexpansión 5 se cambia para ajustar la presión del lado de alta presión, controlando de este modo la cantidad de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Por lo tanto, es posible recuperar eficazmente potencia en el expansor 6. Se utiliza la recuperación de potencia a partir del subexpansor 21 y el subexpansor 23 para generar electricidad a partir del generador eléctrico 22, y es posible recuperar más potencia a partir del ciclo frigorífico.

Un aparato de ciclo frigorífico de otra realización de la presente invención se explicará con referencia al dibujo.

La figura 33 muestra una estructura del acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización.

Como se muestra en la figura 33, el acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización utiliza un refrigerante de CO_{2} como refrigerante, y comprende un circuito de refrigerante en el cual un compresor 1 que tiene un motor 12, un compresor auxiliar 10, un intercambiador de calor exterior 3, un expansor 6 y un intercambiador de calor interior 8 se conectan los unos a los otros a través de tubos.

El expansor 6 va provisto en su lado de flujo de entrada de una válvula de preexpansión 5.

Un circuito de derivación para evitar la válvula de preexpansión 5 y el expansor 6 está dispuesto en paralelo a la válvula de preexpansión 5 y el expansor 6. El circuito de derivación va provisto de un subexpansor 21. El circuito de derivación se conecta a la segunda válvula de cuatro vías 4 como el subexpansor 23 y el expansor 6.

Un eje de mando del expansor 6 y un eje de mando del compresor auxiliar 10 se conectan el uno al otro, y el compresor auxiliar 10 es accionado por recuperación de potencia por el expansor 6.

El circuito de refrigerante incluye una primera válvula de cuatro vías 2 a la cual se conectan un tubo del lado de aspiración del compresor 1 y un tubo del lado de descarga del compresor auxiliar 10, y una segunda válvula de cuatro vías 4 a la cual se conectan un tubo del lado de aspiración del subexpansor 23, un tubo del lado de descarga del expansor 6 y el circuito de derivación.

Se explicará la operación del acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire de tipo bomba de calor de esta realización.

En primer lugar, se explicará un modo operativo de enfriamiento en el cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como refrigerador de gas y el intercambiador de calor interior 8 se usa como evaporador. Se muestra un flujo del refrigerante en el modo operativo de enfriamiento con flechas macizas en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de enfriamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga por el compresor 1 que es accionado por el motor 12, y se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3 a través de la primera válvula de cuatro vías 2. En el intercambiador de calor exterior 3, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico, y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro de la válvula de preexpansión 5, el expansor 6 y el subexpansor 21 y se expande mediante la válvula de preexpansión 5, el expansor 6 y el subexpansor 21. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor auxiliar 10. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor exterior 3. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se reduce para incrementar la cantidad de refrigerante que se permite fluir dentro del circuito de derivación, reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, la abertura de la válvula de preexpansión 5 se reduce para incrementar la presión del lado de alta presión, incrementando de este modo el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por la válvula de preexpansión 5 y el expansor 6 o el refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 21 se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4, y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor interior 8. Se enfría una habitación utilizando esta endotermia. El refrigerante que se ha evaporado pasa al interior del compresor 1 a través de la primera válvula de cuatro vías 2.

A continuación, se explicará un modo operativo de calentamiento en el cual el intercambiador de calor exterior 3 se usa como el evaporador y el intercambiador de calor interior 8 se usa como el refrigerador de gas. Se muestra un flujo de un refrigerante en este modo operativo de calentamiento con flechas de líneas de trazos en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de calentamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga por el compresor 1 que es accionado por el motor 12, y se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la primera válvula de cuatro vías 2. En el intercambiador de calor interior 8, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico, y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. Se calienta una habitación utilizando esta radiación. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro de la válvula de preexpansión 5, el expansor 6 y el subexpansor 21 y se expande mediante la válvula de preexpansión 5, el expansor 6 y el subexpansor 21. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor auxiliar 10. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor interior 8. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se reduce para incrementar la cantidad de refrigerante que se permite fluir dentro del circuito de derivación, reduciendo de este modo, el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad óptima calculada de refrigerante, la abertura de la válvula de preexpansión 5 se reduce para incrementar la presión del lado de alta presión, incrementando de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por la válvula de preexpansión 5 y el expansor 6 o el refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 21 se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4, y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor exterior 3. El refrigerante que se ha evaporado pasa al interior del compresor 1 a través de la primera válvula de cuatro vías 2.

Como se ha descrito anteriormente, según esta realización, el par del generador eléctrico 22 (es decir, carga del generador eléctrico) se cambia para ajustar la cantidad de refrigerante que fluye a través del circuito de derivación, controlando de este modo la cantidad de refrigerante que fluye a través del expansor 6, y la abertura de la válvula de preexpansión 5 se cambia para ajustar la presión del lado de alta presión, controlando de este modo la cantidad de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Por lo tanto, es posible recuperar eficazmente potencia en el expansor 6. Se utiliza la recuperación de potencia a partir del subexpansor 21 y el subexpansor 23 para generar electricidad a partir del generador eléctrico 22, y es posible recuperar más potencia a partir del ciclo frigorífico.

Un aparato de ciclo frigorífico de otra realización de la presente invención se explicará con referencia al dibujo.

La figura 34 muestra una estructura del acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización.

Como se muestra en la figura 34, el acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización utiliza un refrigerante de CO_{2} como refrigerante, y comprende un circuito de refrigerante en el cual un compresor 1 que tiene un motor 12, un intercambiador de calor exterior 3, un expansor 6, un intercambiador de calor interior 8 y un compresor auxiliar 10 se conectan los unos a los otros a través de tubos.

El expansor 6 va provisto en su lado de flujo de entrada de un subexpansor 23, y un generador eléctrico 22 se conecta a un eje de mando de este subexpansor 23.

Un circuito de derivación para evitar el subexpansor 23 y el expansor 6 está dispuesto en paralelo al subexpansor 23 y el expansor 6. El circuito de derivación va provisto de un subexpansor 21. El circuito de derivación se conecta a la segunda válvula de cuatro vías 4 como el subexpansor 23 y el expansor 6.

En esto, el generador eléctrico 22 incluye un mecanismo de embrague que se conecta a uno del subexpansor 21 y el subexpansor 23. El circuito de derivación va provisto en su lado de flujo de entrada de una válvula de paso de flujo 25.

Un eje de mando del expansor 6 y un eje de mando del compresor auxiliar 10 se conectan el uno al otro, y el compresor auxiliar 10 es accionado por recuperación de potencia por el expansor 6.

El circuito de refrigerante incluye una primera válvula de cuatro vías 2 a la cual se conectan un tubo del lado de descarga del compresor 1 y un tubo del lado de aspiración del compresor auxiliar 10, y una segunda válvula de cuatro vías 4 a la cual se conectan un tubo del lado de aspiración del subexpansor 23, un tubo del lado de descarga del expansor 6 y el circuito de derivación.

Se explicará la operación del acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire de tipo bomba de calor de esta realización.

En primer lugar, se explicará un modo operativo de enfriamiento en el cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como refrigerador de gas y el intercambiador de calor interior 8 se usa como evaporador. Se muestra un flujo del refrigerante en el modo operativo de enfriamiento con flechas macizas en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de enfriamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga por el compresor 1 que es accionado por el motor 12. El refrigerante se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3. En el intercambiador de calor exterior 3, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico, y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del subexpansor 23 y el expansor 6 se expande mediante el subexpansor 23 y el expansor 6. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor auxiliar 10. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor exterior 3. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, se abre la válvula de paso de flujo 25, el generador eléctrico 22 se conecta al subexpansor 21 para permitir que el refrigerante fluya dentro del circuito de derivación, reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. En este caso, no se permite que funcione el subexpansor 23, Se prefiere que el par del generador eléctrico 22 se ajuste para cambiar la cantidad de derivación. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, se cierra la válvula de paso de flujo 25, el generador eléctrico 22 se conecta al subexpansor 23, la presión del lado de alta presión se incrementa, y se incrementa el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. En este caso, no se permite que funcione el subexpansor 21. Es preferible que el par del generador eléctrico 22 se ajuste para cambiar la presión del lado de alta presión.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 23 y el expansor 6 o el refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 21 y el expansor 6 se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4, y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor interior 8. Se enfría una habitación utilizando esta endotermia. El refrigerante que se ha evaporado se introduce al interior del compresor auxiliar 10 a través de la primera válvula de cuatro vías 2 y pasa al interior del compresor 1.

A continuación, se explicará un modo operativo de calentamiento en el cual el intercambiador de calor exterior 3 se usa como el evaporador y el intercambiador de calor interior 8 se usa como el refrigerador de gas. Se muestra un flujo de un refrigerante en este modo operativo de calentamiento con flechas de líneas de trazos en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de calentamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga por el compresor 1 que es accionado por el motor 12. El refrigerante se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la primera válvula de cuatro vías 2. En el intercambiador de calor interior 8, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico, y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. Se calienta una habitación utilizando esta radiación. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del subexpansor 23 y el expansor 6 y se expande por el subexpansor 23 y el expansor 6. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor auxiliar 10. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor interior 8. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, se abre la válvula de paso de flujo 25, el generador eléctrico 22 se conecta al subexpansor 21 para permitir que el refrigerante fluya dentro del circuito de derivación, reduciendo de este modo, el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. En este caso, no se permite que funcione el subexpansor 23. Se prefiere que el par del generador eléctrico 22 se ajuste para cambiar la cantidad de derivación. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad óptima calculada de refrigerante, se cierra la válvula de paso de flujo 25, el generador eléctrico 22 se conecta al subexpansor 23, se incrementa la presión del lado de alta presión, y se incrementa el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. En este caso, no se permite que funcione el subexpansor 21. Se prefiere que el par del generador eléctrico 22 se ajuste para cambiar la presión del lado de alta presión.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 23 y el expansor 6 o el refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 21 y el expansor 6 y se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4, y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor exterior 3. El refrigerante que se ha evaporado se introduce al interior del compresor auxiliar 10 a través de la primera válvula de cuatro vías 2, se sobrealimenta mediante el compresor auxiliar 10 y pasa al interior del compresor 1.

Como se ha descrito anteriormente según esta realización, la válvula de apertura/cierre 25 se abre, el subexpansor 21 se conecta al generador eléctrico 22, ajustando de este modo la cantidad de refrigerante que fluye a través del circuito de derivación, y es posible controlar la cantidad de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. La válvula de apertura/cierre 25 se cierra, el par del generador eléctrico 24 conectado al subexpansor 23 (carga del generador eléctrico) se cambia para ajustar la presión del lado de alta presión, y es posible controlar la cantidad de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Por lo tanto, es posible recuperar eficazmente potencia en el expansor 6. La recuperación de potencia a partir del subexpansor 21 o el subexpansor 23 se utiliza para generar electricidad de los generadores eléctricos 22 y 24, y es posible recuperar más potencia a partir del ciclo frigorífico.

Un aparato de ciclo frigorífico de otra realización de la presente invención se explicará con referencia al dibujo.

La figura 35 muestra una estructura del acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización.

Como se muestra en la figura 35, el acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización utiliza un refrigerante de CO_{2} como refrigerante, y comprende un circuito de refrigerante en el cual un compresor 1 que tiene un motor 12, un compresor auxiliar 10, y un intercambiador de calor exterior 3, un expansor 6 y un intercambiador de calor interior 8 se conectan los unos a los otros a través de tubos.

El expansor 6 va provisto en su lado de flujo de entrada de un subexpansor 23, y un generador eléctrico 22 se conecta a un eje de mando de este subexpansor 23.

Un circuito de derivación para evitar el subexpansor 23 y el expansor 6 está dispuesto en paralelo al subexpansor 23 y el expansor 6. El circuito de derivación va provisto de un subexpansor 21. El circuito de derivación se conecta a la segunda válvula de cuatro vías 4 como el subexpansor 23 y el expansor 6.

En esto, el generador eléctrico 22 incluye un mecanismo de embrague que se conecta a uno del subexpansor 21 y el subexpansor 23. El circuito de derivación va provisto en su lado de flujo de entrada de una válvula de paso de flujo 25.

Un eje de mando del expansor 6 y un eje de mando del compresor auxiliar 10 se conectan el uno al otro, y el compresor auxiliar 10 es accionado por recuperación de potencia por el expansor 6.

El circuito de refrigerante incluye una primera válvula de cuatro vías 2 a la cual se conectan un tubo del lado de aspiración del compresor 1 y un tubo del lado de descarga del compresor auxiliar 10, y una segunda válvula de cuatro vías 4 a la cual se conectan un tubo del lado de aspiración del subexpansor 23, un tubo del lado de descarga del expansor 6 y el circuito de derivación.

Se explicará la operación del acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire de tipo bomba de calor de esta realización.

En primer lugar, se explicará un modo operativo de enfriamiento en el cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como refrigerador de gas y el intercambiador de calor interior 8 se usa como evaporador. Se muestra un flujo del refrigerante en el modo operativo de enfriamiento con flechas macizas en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de enfriamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga por el compresor 1 que es accionado por el motor 12 y se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3. a través de la primera válvula de cuatro vías 2. En el intercambiador de calor exterior 3, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico, y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del subexpansor 23 y el expansor 6 y se expande mediante el subexpansor 23 y el expansor 6. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor auxiliar 10. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor exterior 3. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, se abre la válvula de paso de flujo 25, el generador eléctrico 22 se conecta al subexpansor 21 para permitir que el refrigerante fluya dentro del circuito de derivación, reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. En este caso, no se permite que funcione el subexpansor 23, Se prefiere que el par del generador eléctrico 22 se ajuste para cambiar la cantidad de derivación. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, se cierra la válvula de paso de flujo 25, el generador eléctrico 22 se conecta al subexpansor 23, la presión del lado de alta presión se incrementa, y se incrementa el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. En este caso, no se permite que funcione el subexpansor 21. Es preferible que el par del generador eléctrico 22 se ajuste para cambiar la presión del lado de alta presión.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 23 y el expansor 6 o el refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 21 y el expansor 6 se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4, y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor interior 8. Se enfría una habitación utilizando esta endotermia. El refrigerante que se ha evaporado pasa al interior del compresor 1 a través de la primera válvula de cuatro vías 2.

A continuación, se explicará un modo operativo de calentamiento en el cual el intercambiador de calor exterior 3 se usa como el evaporador y el intercambiador de calor interior 8 se usa como el refrigerador de gas. Se muestra un flujo de un refrigerante en este modo operativo de calentamiento con flechas de líneas de trazos en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de calentamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga por el compresor 1 que es accionado por el motor 12 y se introduce en el interior del intercambiador de calor interior 8 a través de la primera válvula de cuatro vías 2. En el intercambiador de calor interior 8, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico, y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. Se calienta una habitación utilizando esta radiación. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del subexpansor 23 y el expansor 6 y se expande por el subexpansor 23 y el expansor 6. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor auxiliar 10. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor interior 8. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, se abre la válvula de paso de flujo 25, el generador eléctrico 22 se conecta al subexpansor 21 para permitir que el refrigerante fluya dentro del circuito de derivación, reduciendo de este modo, el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. En este caso, no se permite que funcione el subexpansor 23. Se prefiere que el par del generador eléctrico 22 se ajuste para cambiar la cantidad de derivación. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad óptima calculada de refrigerante, se cierra la válvula de paso de flujo 25, el generador eléctrico 22 se conecta al subexpansor 23, se incrementa la presión del lado de alta presión, y se incrementa el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. En este caso, no se permite que funcione el subexpansor 21. Se prefiere que el par del generador eléctrico 22 se ajuste para cambiar la presión del lado de alta presión.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 23 y el expansor 6 o el refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 21 y el expansor 6 se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4, y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor exterior 3. El refrigerante que se ha evaporado pasa al interior del compresor 1 a través de la primera válvula de cuatro vías 2.

Como se ha descrito anteriormente según esta realización, la válvula de apertura/cierre 25 se abre, el subexpansor 21 se conecta al generador eléctrico 22, ajustando de este modo la cantidad de refrigerante que fluye a través del circuito de derivación, y es posible controlar la cantidad de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. La válvula de apertura/cierre 25 se cierra, el par del generador eléctrico 24 conectado al subexpansor 23 (carga del generador eléctrico) se cambia para ajustar la presión del lado de alta presión, y es posible controlar la cantidad de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Por lo tanto, es posible recuperar eficazmente potencia en el expansor 6. La recuperación de potencia a partir del subexpansor 21 o el subexpansor 23 se utiliza para generar electricidad de los generadores eléctricos 22 y 24, y es posible recuperar más potencia a partir del ciclo frigorífico.

Un aparato de ciclo frigorífico de otra realización de la presente invención se explicará con referencia al dibujo.

La figura 36 muestra una estructura del acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización.

Como se muestra en la figura 36, el acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización utiliza un refrigerante de CO_{2} como refrigerante, y comprende un circuito de refrigerante en el cual un compresor 1 que tiene un motor 12, un intercambiador de calor exterior 3, un expansor 6, un intercambiador de calor interior 8 y un compresor auxiliar 10 se conectan los unos a los otros a través de tubos.

El expansor 6 va provisto en su lado de descarga de un subexpansor 23, y un generador eléctrico 22 se conecta a un eje de mando de este subexpansor 23.

Un circuito de derivación para evitar el subexpansor 23 y el expansor 6 está dispuesto en paralelo al subexpansor 23 y el expansor 6. El circuito de derivación va provisto de un subexpansor 21. El circuito de derivación se conecta a la segunda válvula de cuatro vías 4 como el subexpansor 23 y el expansor 6.

En esto, el generador eléctrico 22 incluye un mecanismo de embrague que se conecta a uno del subexpansor 21 y el subexpansor 23. El circuito de derivación va provisto en su lado de flujo de entrada de una válvula de paso de flujo 25.

Un eje de mando del expansor 6 y un eje de mando del compresor auxiliar 10 se conectan el uno al otro, y el compresor auxiliar 10 es accionado por recuperación de potencia por el expansor 6.

El circuito de refrigerante incluye una primera válvula de cuatro vías 2 a la cual se conectan un tubo del lado de descarga del compresor 1 y un tubo del lado de aspiración del compresor auxiliar 10, y una segunda válvula de cuatro vías 4 a la cual se conectan un tubo del lado de descarga del subexpansor 23, un tubo del lado de descarga del expansor 6 y el circuito de derivación.

Se explicará la operación del acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire de tipo bomba de calor de esta realización.

En primer lugar, se explicará un modo operativo de enfriamiento en el cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como refrigerador de gas y el intercambiador de calor interior 8 se usa como evaporador. Se muestra un flujo del refrigerante en el modo operativo de enfriamiento con flechas macizas en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de enfriamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga por el compresor 1 que es accionado por el motor 12. El refrigerante se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3. En el intercambiador de calor exterior 3, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico, y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del subexpansor 23 y el expansor 6 se expande mediante el subexpansor 23 y el expansor 6. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor auxiliar 10. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor exterior 3. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, se abre la válvula de paso de flujo 25, el generador eléctrico 22 se conecta al subexpansor 21 para permitir que el refrigerante fluya dentro del circuito de derivación, reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. En este caso, no se permite que funcione el subexpansor 23, Se prefiere que el par del generador eléctrico 22 se ajuste para cambiar la cantidad de derivación. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, se cierra la válvula de paso de flujo 25, el generador eléctrico 22 se conecta al subexpansor 23, la presión del lado de baja presión se reduce, y se incrementa el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. En este caso, no se permite que funcione el subexpansor 21. Es preferible que el par del generador eléctrico 22 se ajuste para cambiar la presión del lado de baja presión.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 23 y el expansor 6 o el refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 21 y el expansor 6 se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4, y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor interior 8. Se enfría una habitación utilizando esta endotermia. El refrigerante que se ha evaporado se introduce al interior del compresor auxiliar 10 a través de la primera válvula de cuatro vías 2 y pasa al interior del compresor 1.

A continuación, se explicará un modo operativo de calentamiento en el cual el intercambiador de calor exterior 3 se usa como el evaporador y el intercambiador de calor interior 8 se usa como el refrigerador de gas. Se muestra un flujo de un refrigerante en este modo operativo de calentamiento con flechas de líneas de trazos en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de calentamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga por el compresor 1 que es accionado por el motor 12. El refrigerante se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la primera válvula de cuatro vías 2. En el intercambiador de calor interior 8, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico, y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. Se calienta una habitación utilizando esta radiación. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del expansor 6 y el subexpansor 23 y se expande por el expansor 6 y el subexpansor 23. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor auxiliar 10. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor interior 8. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, se abre la válvula de paso de flujo 25, el generador eléctrico 22 se conecta al subexpansor 21 para permitir que el refrigerante fluya dentro del circuito de derivación, reduciendo de este modo, el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. En este caso, no se permite que funcione el subexpansor 23. Se prefiere que el par del generador eléctrico 22 se ajuste para cambiar la cantidad de derivación. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad óptima calculada de refrigerante, se cierra la válvula de paso de flujo 25, el generador eléctrico 22 se conecta al subexpansor 23, se incrementa la presión del lado de baja presión, y se incrementa el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. En este caso, no se permite que funcione el subexpansor 21. Se prefiere que el par del generador eléctrico 22 se ajuste para cambiar la presión del lado de baja presión.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 23 y el expansor 6 o el refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 21 y el expansor 6 se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4, y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor exterior 3. El refrigerante que se ha evaporado se introduce al interior del compresor auxiliar 10 a través de la primera válvula de cuatro vías 2, se sobrealimenta mediante el compresor auxiliar 10 y pasa al interior del compresor 1.

Como se ha descrito anteriormente según esta realización, la válvula de apertura/cierre 25 se abre, el subexpansor 21 se conecta al generador eléctrico 22, ajustando de este modo la cantidad de refrigerante que fluye a través del circuito de derivación, y es posible controlar la cantidad de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. La válvula de apertura/cierre 25 se cierra, el par del generador eléctrico 22 conectado al subexpansor 23 (carga del generador eléctrico) se cambia para ajustar la presión del lado de baja presión, y es posible controlar la cantidad de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Por lo tanto, es posible recuperar eficazmente potencia en el expansor 6. La recuperación de potencia a partir del subexpansor 21 o el subexpansor 23 se utiliza para generar electricidad del generador eléctrico 22, y es posible recuperar más potencia a partir del ciclo frigorífico.

Un aparato de ciclo frigorífico de otra realización de la presente invención se explicará con referencia al dibujo.

La figura 37 muestra una estructura del acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización.

Como se muestra en la figura 37, el acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización utiliza un refrigerante de CO_{2} como refrigerante, y comprende un circuito de refrigerante en el cual un compresor 1 que tiene un motor 12, un compresor auxiliar 10, un intercambiador de calor exterior 3, un expansor 6 y un intercambiador de calor interior 8 se conectan los unos a los otros a través de tubos.

El expansor 6 va provisto en su lado de descarga de un subexpansor 23, y un generador eléctrico 22 se conecta a un eje de mando de este subexpansor 23.

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Un circuito de derivación para evitar el subexpansor 23 y el expansor 6 está dispuesto en paralelo al subexpansor 23 y el expansor 6. El circuito de derivación va provisto de un subexpansor 21. El circuito de derivación se conecta a la segunda válvula de cuatro vías 4 como el subexpansor 23 y el expansor 6.

En esto, el generador eléctrico 22 incluye un mecanismo de embrague que se conecta a uno del subexpansor 21 y el subexpansor 23. El circuito de derivación va provisto en su lado de flujo de entrada de una válvula de paso de flujo 25.

Un eje de mando del expansor 6 y un eje de mando del compresor auxiliar 10 se conectan el uno al otro, y el compresor auxiliar 10 es accionado por recuperación de potencia por el expansor 6.

El circuito de refrigerante incluye una primera válvula de cuatro vías 2 a la cual se conectan un tubo del lado de aspiración del compresor 1 y un tubo del lado de descarga del compresor auxiliar 10, y una segunda válvula de cuatro vías 4 a la cual se conectan un tubo del lado de descarga del subexpansor 23, un tubo del lado de flujo de entrada del expansor 6 y el circuito de derivación.

Se explicará la operación del acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire de tipo bomba de calor de esta realización.

En primer lugar, se explicará un modo operativo de enfriamiento en el cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como refrigerador de gas y el intercambiador de calor interior 8 se usa como evaporador. Se muestra un flujo del refrigerante en el modo operativo de enfriamiento con flechas macizas en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de enfriamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga por el compresor 1 que es accionado por el motor 12 y se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3 a través de la primera válvula de cuatro vías 2. En el intercambiador de calor exterior 3, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico, y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del expansor 6 y el subexpansor 23 y se expande mediante el expansor 6 y el subexpansor 23. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor auxiliar 10. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor exterior 3. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, se abre la válvula de paso de flujo 25, el generador eléctrico 22 se conecta al subexpansor 21 para permitir que el refrigerante fluya dentro del circuito de derivación, reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. En este caso, no se permite que funcione el subexpansor 23, Se prefiere que el par del generador eléctrico 22 se ajuste para cambiar la cantidad de derivación. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, se cierra la válvula de paso de flujo 25, el generador eléctrico 22 se conecta al subexpansor 23, la presión del lado de baja presión se reduce, y se incrementa el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. En este caso, no se permite que funcione el subexpansor 21. Es preferible que el par del generador eléctrico 22 se ajuste para cambiar la presión del lado de baja presión.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 23 y el expansor 6 o el refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 21 y el expansor 6 se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4, y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor interior 8. Se enfría una habitación utilizando esta endotermia. El refrigerante que pasa al interior del compresor 1 a través de la primera válvula de cuatro vías 2.

A continuación, se explicará un modo operativo de calentamiento en el cual el intercambiador de calor exterior 3 se usa como el evaporador y el intercambiador de calor interior 8 se usa como el refrigerador de gas. Se muestra un flujo de un refrigerante en este modo operativo de calentamiento con flechas de líneas de trazos en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de calentamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga por el compresor 1 que es accionado por el motor 12, y se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la primera válvula de cuatro vías 2. En el intercambiador de calor interior 8, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico, y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. Se calienta una habitación utilizando esta radiación. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del expansor 6 y el subexpansor 23, y se expande por el expansor 6 y el subexpansor 23. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor auxiliar 10. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor interior 8. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, se abre la válvula de paso de flujo 25, el generador eléctrico 22 se conecta al subexpansor 21 para permitir que el refrigerante fluya dentro del circuito de derivación, reduciendo de este modo, el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. En este caso, no se permite que funcione el subexpansor 23. Se prefiere que el par del generador eléctrico 22 se ajuste para cambiar la cantidad de derivación. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad óptima calculada de refrigerante, se cierra la válvula de paso de flujo 25, el generador eléctrico 22 se conecta al subexpansor 23, se reduce la presión del lado de baja presión, y se incrementa el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. En este caso, no se permite que funcione el subexpansor 21. Se prefiere que el par del generador eléctrico 22 se ajuste para cambiar la presión del lado de baja presión.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 23 y el expansor 6 o el refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 21 y el expansor 6 se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4, y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor exterior 3. El refrigerante que se ha evaporado se introduce al interior del compresor 1 a través de la primera válvula de cuatro vías 2.

Como se ha descrito anteriormente según esta realización, la válvula de apertura/cierre 25 se abre, el subexpansor 21 se conecta al generador eléctrico 22, ajustando de este modo la cantidad de refrigerante que fluye a través del circuito de derivación, y es posible controlar la cantidad de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. La válvula de apertura/cierre 25 se cierra, el par del generador eléctrico 24 conectado al subexpansor 23 (carga del generador eléctrico) se cambia para ajustar la presión del lado de baja presión, y es posible controlar la cantidad de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Por lo tanto, es posible recuperar eficazmente potencia en el expansor 6. La recuperación de potencia a partir del subexpansor 21 o el subexpansor 23 se utiliza para generar electricidad del generador eléctrico 22 y 24, y es posible recuperar más potencia a partir del ciclo frigorífico.

Un aparato de ciclo frigorífico de otra realización de la presente invención se explicará con referencia al dibujo.

La figura 38 muestra una estructura del acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización.

Como se muestra en la figura 38, el acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización utiliza un refrigerante de CO_{2} como refrigerante, y comprende un circuito de refrigerante en el cual un compresor 1 que tiene un motor 12, un intercambiador de calor exterior 3, un expansor 6, un intercambiador de calor interior 8 y un compresor auxiliar 10 se conectan los unos a los otros a través de tubos.

El circuito de refrigerante incluye una primera válvula de cuatro vías 2 a la cual se conectan un tubo del lado de descarga y un tubo del lado de aspiración del compresor 1, una segunda válvula de cuatro vías 4 a la cual se conectan un tubo del lado de descarga y un tubo del lado de aspiración del expansor 6, y una tercera válvula de cuatro vías 9 a la cual están conectados un tubo de lado de descarga y un tubo de lado de aspiración del compresor auxiliar 10. Cuando el refrigerante fluye en una condición en la cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como refrigerador de gas y el intercambiador de calor interior 8 como evaporador, la primera válvula de cuatro vías 2 y la tercera válvula de cuatro vías 9 se conmutan para que de este modo el lado de descarga del compresor auxiliar 10 se convierta en el lado de aspiración del compresor 1. Cuando el refrigerante fluye en una condición en la cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como el evaporador y el intercambiador de calor interior 8 como el refrigerador de gas, la primera válvula de cuatro vías 2 y la tercera válvula de cuatro vías 9 se conmutan para que de este modo el lado de descarga del compresor 1 se convierta en el lado de aspiración del compresor auxiliar 10. Conmutando la segunda válvula de 4 vías 4, una dirección del refrigerante que fluye dentro del expansor 6 se convierte siempre en la misma dirección.

Un circuito de derivación para evitar el expansor 6 está dispuesto en paralelo al expansor 6. El circuito de derivación va provisto de un subexpansor 21. Un generador eléctrico 22 se conecta a un eje de mando del subexpansor 21. El circuito de derivación se conecta a la segunda válvula de cuatro vías 4 como el expansor 6.

Un eje de mando del expansor 6 y un eje de mando del compresor auxiliar 10 se conectan el uno al otro, y el compresor auxiliar 10 es accionado por recuperación de potencia por el expansor 6.

Se explicará la operación del acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire de tipo bomba de calor de esta realización.

En primer lugar, se explicará un modo operativo de enfriamiento en el cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como refrigerador de gas y el intercambiador de calor interior 8 se usa como evaporador. Se muestra un flujo del refrigerante en el modo operativo de enfriamiento con flechas macizas en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de enfriamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga por el compresor 1 que es accionado por el motor 12. El refrigerante se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3. En el intercambiador de calor exterior 3, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico, y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del expansor 6 y el subexpansor 21 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4 y se expande mediante el expansor 6 o el subexpansor 21. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor auxiliar 10. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor exterior 3. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se reduce para incrementar la cantidad de refrigerante que se permite fluir dentro del circuito de derivación, reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si la cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se incrementa para reducir la cantidad de refrigerante que fluye dentro del circuito de derivación, incrementando de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 21 y el expansor 6 se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4, y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor interior 8. Se enfría una habitación mediante esta endotermia. El refrigerante que se ha evaporado se introduce al interior del compresor auxiliar 10 a través de la segunda válvula de cuatro vías 9 y se sobrealimenta mediante el compresor auxiliar 10 y pasa al interior del compresor 1.

A continuación, se explicará un modo operativo de calentamiento en el cual el intercambiador de calor exterior 3 se usa como el evaporador y el intercambiador de calor interior 8 se usa como el refrigerador de gas. Se muestra un flujo de un refrigerante en este modo operativo de calentamiento con flechas de líneas de trazos en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de calentamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga por el compresor 1 que es accionado por el motor 12, y se introduce dentro del compresor auxiliar 10 a través de la primera válvula de cuatro vías 2 y la tercera válvula de cuatro vías 9, y, además, se sobrepresuriza por el compresor auxiliar 10. El refrigerante sobrealimentado por el compresor auxiliar 10 se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la tercera válvula de cuatro vías 9. En el intercambiador de calor interior 8, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico, y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. Se calienta una habitación utilizando esta radiación. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del expansor 6 y el subexpansor 21 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4, y se expande por el expansor 6 y el subexpansor 23. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor auxiliar 10. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor interior 8. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se reduce para incrementar la cantidad de refrigerante que se permite fluir dentro del circuito de derivación, reduciendo de este modo, el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si la cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 es inferior a la cantidad óptima calculada de refrigerante, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se incrementa para reducir el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el expansor 6 y el subexpansor 21 se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4, y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor exterior 3. El refrigerante que se ha evaporado pasa al interior del compresor 1 a través de la primera válvula de cuatro vías 2.

Como se ha descrito anteriormente según esta realización, el par del generador eléctrico 22 (es decir, la carga del generador eléctrico) conectado al subexpansor 21 se cambia para ajustar la cantidad de refrigerante que fluye a través del circuito de derivación, controlando de este modo la cantidad de refrigerante que fluye a través del expansor 6. Por lo tanto, es posible recuperar eficazmente potencia en el expansor 6. Durante el control del caudal del sistema de derivación, se utiliza recuperación de potencia a partir del subexpansor 21 para generar electricidad a partir del generador eléctrico 22, y es posible recuperar más potencia a partir del ciclo frigorífico.

Además, según esta realización, el compresor 1 que comprime el refrigerante y el expansor 6 y el compresor auxiliar 10 que recuperan la potencia se separan los unos de los otros. El ciclo frigorífico se conmuta de tal manera que el refrigerante se sobrealimenta mediante el compresor auxiliar 10 en el momento del modo operativo de enfriamiento, y el refrigerante se sobrepresuriza en el momento del modo operativo de calentamiento. Con esta estructura, es posible permitir el funcionamiento del expansor 6 como un expansor de tipo sobrealimentador que es apropiado para el enfriamiento, y como expansor de tipo sobrepresurizador que es apropiado para el calentamiento.

Un aparato de ciclo frigorífico de otra realización de la presente invención se explicará con referencia al dibujo.

La figura 39 muestra una estructura del acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización.

Como se muestra en la figura 39, el acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización utiliza un refrigerante de CO_{2} como refrigerante, y comprende un circuito de refrigerante en el cual un compresor 1 que tiene un motor 12, un intercambiador de calor exterior 3, un expansor 6, un intercambiador de calor interior 8 y un compresor auxiliar 10 se conectan los unos a los otros a través de tubos.

El expansor 6 va provisto en su lado de flujo de entrada de un subexpansor 23, y un generador eléctrico 24 se conecta a un eje de mando del subexpansor 23.

Un eje de mando del expansor 6 y un eje de mando del compresor auxiliar 10 se conectan el uno al otro, y el compresor auxiliar 10 es accionado por recuperación de potencia por el expansor 6.

El circuito de refrigerante incluye una primera válvula de cuatro vías 2 a la cual se conectan un tubo del lado de descarga y un tubo del lado de aspiración del compresor 1, una segunda válvula de cuatro vías 4 a la cual se conectan un tubo del lado de descarga y un tubo del lado de aspiración del expansor 6, y una tercera válvula de cuatro vías 9 a la cual están conectados un tubo de lado de descarga y un tubo de lado de aspiración del compresor auxiliar 10. Cuando el refrigerante fluye en una condición en la cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como refrigerador de gas y el intercambiador de calor interior 8 como evaporador, la primera válvula de cuatro vías 2 y la tercera válvula de cuatro vías 9 se conmutan para que de este modo el lado de descarga del compresor auxiliar 10 se convierta en el lado de aspiración del compresor 1. Cuando el refrigerante fluye en una condición en la cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como el evaporador y el intercambiador de calor interior 8 como el refrigerador de gas, la primera válvula de cuatro vías 2 y la tercera válvula de cuatro vías 9 se conmutan para que de este modo el lado de descarga del compresor 1 se convierta en el lado de aspiración del compresor auxiliar 10. Conmutando la segunda válvula de 4 vías 4, una dirección del refrigerante que fluye a través del expansor 6 se convierte siempre en la misma dirección.

Se explicará la operación del acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire de tipo bomba de calor de esta realización.

En primer lugar, se explicará un modo operativo de enfriamiento en el cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como refrigerador de gas y el intercambiador de calor interior 8 se usa como evaporador. Se muestra un flujo del refrigerante en el modo operativo de enfriamiento con flechas macizas en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de enfriamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga por el compresor 1 que es accionado por el motor 12. El refrigerante se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3. En el intercambiador de calor exterior 3, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico, y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del subexpansor 23 y el expansor 6 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4 y se expande mediante el subexpansor 23 o el expansor 6. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor auxiliar 10. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor exterior 3. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 24 (carga del generador eléctrico) se incrementa para incrementar la presión del lado de alta presión, incrementando de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si la cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 24 (carga del generador eléctrico) se reduce para reducir la presión del lado de alta presión, reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 23 y el expansor 6 se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4, y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor interior 8. Se enfría una habitación mediante la endotermia. El refrigerante que se ha evaporado se introduce al interior del compresor auxiliar 10 a través de la segunda válvula de cuatro vías 9 y se sobrealimenta mediante el compresor auxiliar 10 y pasa al interior del compresor 1.

A continuación, se explicará un modo operativo de calentamiento en el cual el intercambiador de calor exterior 3 se usa como el evaporador y el intercambiador de calor interior 8 se usa como el refrigerador de gas. Se muestra un flujo de un refrigerante en este modo operativo de calentamiento con flechas de líneas de trazos en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de calentamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga por el compresor 1 que es accionado por el motor 12, y se introduce dentro del compresor auxiliar 10 a través de la primera válvula de cuatro vías 2 y la tercera válvula de cuatro vías 9, y además, se sobrepresuriza por el compresor auxiliar 10. El refrigerante sobrealimentado por el compresor auxiliar 10 se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la tercera válvula de cuatro vías 9. En el intercambiador de calor interior 8, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico, y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. Se calienta una habitación utilizando esta radiación. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del subexpansor 23 y el expansor 6 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4, y se expande por el subexpansor 23 y el expansor 6. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor auxiliar 10. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor interior 8. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 24 (carga del generador eléctrico) se incrementa para incrementar la presión del lado de alta presión, incrementando de este modo, el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si la cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 es superior a la cantidad óptima calculada de refrigerante, el par del generador eléctrico 24 (carga del generador eléctrico) se reduce para reducir la presión del lado de alta presión, reduciendo de este modo el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor
6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 23 y el expansor 6 se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor exterior 3. El refrigerante que se ha evaporado pasa al interior del compresor 1 a través de la primera válvula de cuatro vías 2.

Como se ha descrito anteriormente según esta realización, el par del generador eléctrico 24 (es decir, la carga del generador eléctrico) conectado al subexpansor 23 se cambia para ajustar la presión del lado de alta presión, controlando de este modo la cantidad de refrigerante que fluye a través del expansor 6. Por lo tanto, es posible recuperar eficazmente potencia en el expansor 6. Se utiliza recuperación de potencia a partir del subexpansor 23 para generar electricidad a partir del generador eléctrico 24, y es posible recuperar más potencia a partir del ciclo frigorífico.

Además, según esta realización, el compresor 1 que comprime el refrigerante y el expansor 6 y el compresor auxiliar 10 que recuperan la potencia se separan los unos de los otros. El ciclo frigorífico se conmuta de tal manera que el refrigerante se sobrealimenta mediante el compresor auxiliar 10 en el momento del modo operativo de enfriamiento, y el refrigerante se sobrepresuriza en el momento del modo operativo de calentamiento. Con esta estructura, es posible permitir el funcionamiento del expansor 6 como un expansor de tipo sobrealimentador que es apropiado para el enfriamiento, y como expansor de tipo sobrepresurizador que es apropiado para el calentamiento.

Un aparato de ciclo frigorífico de otra realización de la presente invención se explicará con referencia al dibujo.

La figura 40 muestra una estructura del acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización.

Como se muestra en la figura 40, el acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización utiliza un refrigerante de CO_{2} como refrigerante, y comprende un circuito de refrigerante en el cual un compresor 1 que tiene un motor 12, un intercambiador de calor exterior 3, un expansor 6, un intercambiador de calor interior 8 y un compresor auxiliar 10 se conectan los unos a los otros a través de tubos.

El expansor 6 va provisto en su lado de descarga de un subexpansor 23, y un generador eléctrico 24 se conecta a un eje de mando del subexpansor 23.

Un eje de mando del expansor 6 y un eje de mando del compresor auxiliar 10 se conectan el uno al otro, y el compresor auxiliar 10 es accionado por recuperación de potencia por el expansor 6.

El circuito de refrigerante incluye una primera válvula de cuatro vías 2 a la cual se conectan un tubo del lado de descarga y un tubo del lado de aspiración del compresor 1, una segunda válvula de cuatro vías 4 a la cual se conectan un tubo del lado de descarga y un tubo del lado de aspiración del expansor 6, y una tercera válvula de cuatro vías 9 a la cual están conectados un tubo de lado de descarga y un tubo de lado de aspiración del compresor auxiliar 10. Cuando el refrigerante fluye en una condición en la cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como refrigerador de gas y el intercambiador de calor interior 8 como evaporador, la primera válvula de cuatro vías 2 y la tercera válvula de cuatro vías 9 se conmutan para que de este modo el lado de descarga del compresor auxiliar 10 se convierta en el lado de aspiración del compresor 1. Cuando el refrigerante fluye en una condición en la cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como el evaporador y el intercambiador de calor interior 8 se usa como el refrigerador de gas, la primera válvula de cuatro vías 2 y la tercera válvula de cuatro vías 9 se conmutan para que de este modo el lado de descarga del compresor 1 se convierta en el lado de aspiración del compresor auxiliar 10. Conmutando la segunda válvula de cuatro vías 4, una dirección del refrigerante que fluye a través del expansor 6 se convierte siempre en la misma dirección.

Se explicará la operación del acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire de tipo bomba de calor de esta realización.

En primer lugar, se explicará un modo operativo de enfriamiento en el cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como refrigerador de gas y el intercambiador de calor interior 8 se usa como evaporador. Se muestra un flujo del refrigerante en el modo operativo de enfriamiento con flechas macizas en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de enfriamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga por el compresor 1 que es accionado por el motor 12. El refrigerante se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3. En el intercambiador de calor exterior 3, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico, y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del expansor 6 y el subexpansor 23 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4 y se expande mediante el expansor 6 y el subexpansor 23. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor auxiliar 10. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor exterior 3. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se incrementa para reducir la presión del lado de baja presión, incrementando de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si la cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se reduce para incrementar la presión del lado de baja presión, reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el expansor 6 y el subexpansor 23 se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4, y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor interior 8. Se enfría una habitación mediante la endotermia. El refrigerante que se ha evaporado se introduce al interior del compresor auxiliar 10 a través de la segunda válvula de cuatro vías 9 y se sobrealimenta mediante el compresor auxiliar 10 y pasa al interior del compresor 1.

A continuación, se explicará un modo operativo de calentamiento en el cual el intercambiador de calor exterior 3 se usa como el evaporador y el intercambiador de calor interior 8 se usa como el refrigerador de gas. Se muestra un flujo de un refrigerante en este modo operativo de calentamiento con flechas de líneas de trazos en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de calentamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga por el compresor 1 que es accionado por el motor 12, y se introduce dentro del compresor auxiliar 10 a través de la primera válvula de cuatro vías 2 y la tercera válvula de cuatro vías 9, y, además, se sobrepresuriza por el compresor auxiliar 10. El refrigerante sobrealimentado por el compresor auxiliar 10 se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la tercera válvula de cuatro vías 9. En el intercambiador de calor interior 8, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico, y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. Se calienta una habitación utilizando esta radiación. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del expansor 6 y el subexpansor 23 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4, y se expande por el expansor 6 y el subexpansor 23. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor auxiliar 10. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor interior 8. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se incrementa para reducir la presión del lado de baja presión, incrementando de este modo, el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si la cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 es superior a la cantidad óptima calculada de refrigerante, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se reduce para incrementar la presión del lado de baja presión, reduciendo de este modo el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el expansor 6 y el subexpansor 23 se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor exterior 3. El refrigerante que se ha evaporado pasa al interior del compresor 1 a través de la primera válvula de cuatro vías 2.

Como se ha descrito anteriormente según esta realización, el par del generador eléctrico 22 (es decir, la carga del generador eléctrico) conectado al subexpansor 23 se cambia para ajustar la presión del lado de baja presión, controlando de este modo la cantidad de refrigerante que fluye a través del expansor 6. Por lo tanto, es posible recuperar eficazmente potencia en el expansor 6. Se utiliza recuperación de potencia a partir del subexpansor 23 para generar electricidad a partir del generador eléctrico 24, y es posible recuperar más potencia a partir del ciclo frigorífico.

Además, según esta realización, el compresor 1 que comprime el refrigerante y el expansor 6 y el compresor auxiliar 10 que recuperan la potencia se separan los unos de los otros. El ciclo frigorífico se conmuta de tal manera que el refrigerante se sobrealimenta mediante el compresor auxiliar 10 en el momento del modo operativo de enfriamiento, y el refrigerante se sobrepresuriza en el momento del modo operativo de calentamiento. Con esta estructura, es posible permitir el funcionamiento del expansor 6 como un expansor de tipo sobrealimentador que es apropiado para el enfriamiento, y como expansor de tipo sobrepresurizador que es apropiado para el calentamiento.

Un aparato de ciclo frigorífico de otra realización de la presente invención se explicará con referencia al dibujo.

La figura 41 muestra una estructura del acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización.

Como se muestra en la figura 41, el acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización utiliza un refrigerante de CO_{2} como refrigerante, y comprende un circuito de refrigerante en el cual un compresor 1 que tiene un motor 12, un intercambiador de calor exterior 3, un expansor 6, un intercambiador de calor interior 8 y un compresor auxiliar 10 se conectan los unos a los otros a través de tubos.

El expansor 6 va provisto en su lado de flujo de entrada de un subexpansor 23, y un generador eléctrico 24 se conecta a un eje de mando del subexpansor 23.

Un circuito de derivación para evitar el subexpansor 23 y el expansor 6 está dispuesto en paralelo al subexpansor 23 y el expansor 6. El circuito de derivación va provisto de un subexpansor 21. Un generador eléctrico 22 se conecta a un eje de mando del subexpansor 21. El circuito de derivación se conecta a la segunda válvula de cuatro vías 4 como el subexpansor 23 y el expansor 6.

Un eje de mando del expansor 6 y un eje de mando del compresor auxiliar 10 se conectan el uno al otro, y el compresor auxiliar 10 es accionado por recuperación de potencia por el expansor 6.

El circuito de refrigerante incluye una primera válvula de cuatro vías 2 a la cual se conectan un tubo del lado de descarga y un tubo del lado de aspiración del compresor 1, una segunda válvula de cuatro vías 4 a la cual se conectan un tubo del lado de descarga y un tubo del lado de aspiración del expansor 6, y una tercera válvula de cuatro vías 9 a la cual están conectados un tubo de lado de descarga y un tubo de lado de aspiración del compresor auxiliar 10. Cuando el refrigerante fluye en una condición en la cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como refrigerador de gas y el intercambiador de calor interior 8 se usa como evaporador, la primera válvula de cuatro vías 2 y la tercera válvula de cuatro vías 9 se conmutan para que de este modo el lado de descarga del compresor auxiliar 10 se convierta en el lado de aspiración del compresor 1. Cuando el refrigerante fluye en una condición en la cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como el evaporador y el intercambiador de calor interior 8 como el refrigerador de gas, la primera válvula de cuatro vías 2 y la tercera válvula de cuatro vías 9 se conmutan para que de este modo el lado de descarga del compresor 1 se convierta en el lado de aspiración del compresor auxiliar 10. Conmutando la segunda válvula de cuatro vías 4, una dirección del refrigerante que fluye a través del expansor 6 se convierte siempre en la misma
dirección.

Se explicará la operación del acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire de tipo bomba de calor de esta realización.

En primer lugar, se explicará un modo operativo de enfriamiento en el cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como refrigerador de gas y el intercambiador de calor interior 8 se usa como evaporador. Se muestra un flujo del refrigerante en el modo operativo de enfriamiento con flechas macizas en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de enfriamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga por el compresor 1 que es accionado por el motor 12. El refrigerante se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3. En el intercambiador de calor exterior 3, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico, y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del subexpansor 23, el expansor 6 y el subexpansor 21 y se expande mediante el subexpansor 23, el expansor 6 y el subexpansor 21. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor auxiliar 10. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor exterior 3. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se reduce para incrementar la cantidad de refrigerante que fluye dentro del circuito de derivación, reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si la cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 24 (carga del generador eléctrico) se incrementa para incrementar la presión del lado de alta presión, incrementando de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 23 y el expansor 6 o el refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 21 se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4, y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor interior 8. Se enfría una habitación mediante la endotermia. El refrigerante que se ha evaporado se introduce al interior del compresor auxiliar 10 a través de la segunda válvula de cuatro vías 9 y se sobrealimenta mediante el compresor auxiliar 10 y pasa al interior del compresor 1.

A continuación, se explicará un modo operativo de calentamiento en el cual el intercambiador de calor exterior 3 se usa como el evaporador y el intercambiador de calor interior 8 se usa como el refrigerador de gas. Se muestra un flujo de un refrigerante en este modo operativo de calentamiento con flechas de líneas de trazos en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de calentamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga por el compresor 1 que es accionado por el motor 12, y se introduce dentro del compresor auxiliar 10 a través de la primera válvula de cuatro vías 2 y la tercera válvula de cuatro vías 9, y además, se sobrepresuriza por el compresor auxiliar 10. El refrigerante sobrealimentado por el compresor auxiliar 10 se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la tercera válvula de cuatro vías 9. En el intercambiador de calor interior 8, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico, y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. Se calienta una habitación utilizando esta radiación. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del subexpansor 23, el expansor 6 y el subexpansor 21 y se expande por el subexpansor 23, el expansor 6 y el subexpansor 21. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor auxiliar 10. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor interior 8. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se incrementa para incrementar la cantidad de refrigerante que fluye dentro del circuito de derivación, reduciendo de este modo, el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si la cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 es inferior a la cantidad óptima calculada de refrigerante, el par del generador eléctrico 24 (carga del generador eléctrico) se incrementa para incrementar la presión del lado de alta presión, incrementando de este modo el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 23 y el expansor 6 o el refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 21 se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4, y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor exterior 3. El refrigerante que se ha evaporado pasa al interior del compresor 1 a través de la primera válvula de cuatro vías 2.

Como se ha descrito anteriormente según esta realización, el par del generador eléctrico 22 (es decir, la carga del generador eléctrico) conectado al subexpansor 21 se cambia para ajustar la cantidad de refrigerante que fluye a través del circuito de derivación, controlando de este modo la cantidad de refrigerante que fluye dentro del expansor 6, y el par del generador eléctrico 24 (es decir, la carga del generador eléctrico) conectado al subexpansor 23 se cambia para ajustar la presión del lado de alta presión, controlando de este modo la cantidad de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Por lo tanto, es posible recuperar eficazmente potencia en el expansor 6. Se utiliza recuperación de potencia a partir del subexpansor 21 y el subexpansor 23 para generar electricidad a partir de los generadores eléctricos 22 y 24, y es posible recuperar más potencia a partir del ciclo frigorífico.

Además, según esta realización, el compresor 1 que comprime el refrigerante y el expansor 6 y el compresor auxiliar 10 que recuperan la potencia se separan los unos de los otros. El ciclo frigorífico se conmuta de tal manera que el refrigerante se sobrealimenta mediante el compresor auxiliar 10 en el momento del modo operativo de enfriamiento, y el refrigerante se sobrepresuriza en el momento del modo operativo de calentamiento. Con esta estructura, es posible permitir el funcionamiento del expansor 6 como un expansor de tipo sobrealimentador que es apropiado para el enfriamiento, y como expansor de tipo sobrepresurizador que es apropiado para el calentamiento.

Un aparato de ciclo frigorífico de otra realización de la presente invención se explicará con referencia al dibujo.

La figura 42 muestra una estructura del acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización.

Como se muestra en la figura 42, el acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización utiliza un refrigerante de CO_{2} como refrigerante, y comprende un circuito de refrigerante en el cual un compresor 1 que tiene un motor 12, un intercambiador de calor exterior 3, un expansor 6, un intercambiador de calor interior 8 y un compresor auxiliar 10 se conectan los unos a los otros a través de tubos.

El expansor 6 va provisto en su lado de flujo de entrada de un subexpansor 23, y un generador eléctrico 24 se conecta a un eje de mando del subexpansor 23.

Un circuito de derivación para evitar el subexpansor 23 y el expansor 6 está dispuesto en paralelo al subexpansor 23 y el expansor 6. El circuito de derivación va provisto de un circuito de derivación 7. El circuito de derivación se conecta a la segunda válvula de cuatro vías 4 como el subexpansor 23 y el expansor 6.

Un eje de mando del expansor 6 y un eje de mando del compresor auxiliar 10 se conectan el uno al otro, y el compresor auxiliar 10 es accionado por recuperación de potencia por el expansor 6.

El circuito de refrigerante incluye una primera válvula de cuatro vías 2 a la cual se conectan un tubo del lado de descarga y un tubo del lado de aspiración del compresor 1, una segunda válvula de cuatro vías 4 a la cual se conectan un tubo del lado de descarga y un tubo del lado de aspiración del expansor 6, y una tercera válvula de cuatro vías 9 a la cual están conectados un tubo de lado de descarga y un tubo de lado de aspiración del compresor auxiliar 10. Cuando el refrigerante fluye en una condición en la cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como refrigerador de gas y el intercambiador de calor interior 8 se usa como evaporador, la primera válvula de cuatro vías 2 y la tercera válvula de cuatro vías 9 se conmutan para que de este modo el lado de descarga del compresor auxiliar 10 se convierta en el lado de aspiración del compresor 1. Cuando el refrigerante fluye en una condición en la cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como el evaporador y el intercambiador de calor interior 8 se usa como el refrigerador de gas, la primera válvula de cuatro vías 2 y la tercera válvula de cuatro vías 9 se conmutan para que de este modo el lado de descarga del compresor 1 se convierta en el lado de aspiración del compresor auxiliar 10. Conmutando la segunda válvula de cuatro vías 4, una dirección del refrigerante que fluye a través del expansor 6 se convierte siempre en la misma dirección.

Se explicará la operación del acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire de tipo bomba de calor de esta realización.

En primer lugar, se explicará un modo operativo de enfriamiento en el cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como refrigerador de gas y el intercambiador de calor interior 8 se usa como evaporador. Se muestra un flujo del refrigerante en el modo operativo de enfriamiento con flechas macizas en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de enfriamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga por el compresor 1 que es accionado por el motor 12. El refrigerante se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3. En el intercambiador de calor exterior 3, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico, y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del subexpansor 23 y el expansor 6 y se expande mediante el subexpansor 23 y el expansor 6. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor auxiliar 10. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor exterior 3. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, la abertura de la válvula de derivación 7 se incrementa para incrementar la cantidad de refrigerante que fluye dentro del circuito de derivación, reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si la cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 24 (carga del generador eléctrico) se incrementa para incrementar la presión del lado de alta presión, incrementando de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 23 y el expansor 6 se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4, y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor interior 8. Se enfría una habitación mediante la endotermia. El refrigerante que se ha evaporado se introduce al interior del compresor auxiliar 10 a través de la segunda válvula de cuatro vías 9 y se sobrealimenta mediante el compresor auxiliar 10 y pasa al interior del compresor 1.

A continuación, se explicará un modo operativo de calentamiento en el cual el intercambiador de calor exterior 3 se usa como el evaporador y el intercambiador de calor interior 8 se usa como el refrigerador de gas. Se muestra un flujo de un refrigerante en este modo operativo de calentamiento con flechas de líneas de trazos en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de calentamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga por el compresor 1 que es accionado por el motor 12, y se introduce dentro del compresor auxiliar 10 a través de la primera válvula de cuatro vías 2 y la tercera válvula de cuatro vías 9, y, además, se sobrepresuriza por el compresor auxiliar 10. El refrigerante sobrealimentado por el compresor auxiliar 10 se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la tercera válvula de cuatro vías 9. En el intercambiador de calor interior 8, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico, y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. Se calienta una habitación utilizando esta radiación. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del subexpansor 23 y el expansor 6 y se expande por el subexpansor 23 y el expansor 6. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor auxiliar 10. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor interior 8. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, la abertura de la válvula de derivación 7 se incrementa para incrementar la cantidad de refrigerante que fluye dentro del circuito de derivación, reduciendo de este modo, el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si la cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 es inferior a la cantidad óptima calculada de refrigerante, el par del generador eléctrico 24 (carga del generador eléctrico) se incrementa para incrementar la presión del lado de alta presión, incrementando de este modo el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 23 y el expansor 6 se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4, y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor exterior 3. El refrigerante que se ha evaporado pasa al interior del compresor 1 a través de la primera válvula de cuatro vías 2.

Como se ha descrito anteriormente según esta realización, la abertura de la válvula de derivación 7 se cambia para ajustar la cantidad de refrigerante que fluye a través del circuito de derivación, controlando de este modo la cantidad de refrigerante que fluye dentro del expansor 6, y el par del generador eléctrico 24 (es decir, la carga del generador eléctrico) conectado al subexpansor 23 se cambia para ajustar la presión del lado de alta presión, controlando de este modo la cantidad de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Por lo tanto, es posible recuperar eficazmente potencia en el expansor 6. Se utiliza recuperación de potencia a partir del subexpansor 23 para generar electricidad a partir del generador eléctrico 24, y es posible recuperar más potencia a partir del ciclo frigorífico.

Además, según esta realización, el compresor 1 que comprime el refrigerante y el expansor 6 y el compresor auxiliar 10 que recuperan la potencia se separan los unos de los otros. El ciclo frigorífico se conmuta de tal manera que el refrigerante se sobrealimenta mediante el compresor auxiliar 10 en el momento del modo operativo de enfriamiento, y el refrigerante se sobrepresuriza en el momento del modo operativo de calentamiento. Con esta estructura, es posible permitir el funcionamiento del expansor 6 como un expansor de tipo sobrealimentador que es apropiado para el enfriamiento, y como expansor de tipo sobrepresurizador que es apropiado para el calentamiento.

Un aparato de ciclo frigorífico de otra realización de la presente invención se explicará con referencia al dibujo.

La figura 43 muestra una estructura del acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización.

Como se muestra en la figura 43, el acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización utiliza un refrigerante de CO_{2} como refrigerante, y comprende un circuito de refrigerante en el cual un compresor 1 que tiene un motor 12, un intercambiador de calor exterior 3, un expansor 6, un intercambiador de calor interior 8 y un compresor auxiliar 10 se conectan los unos a los otros a través de tubos.

El expansor 6 va provisto en su lado de flujo de entrada de una válvula de preexpansión 5.

Un circuito de derivación para evitar la válvula de preexpansión 5 y el expansor 6 está dispuesto en paralelo a la válvula de preexpansión 5 y el expansor 6. El circuito de derivación va provisto de un subexpansor 21. El circuito de derivación se conecta a la segunda válvula de cuatro vías 4 como el subexpansor 23 y el expansor 6.

Un eje de mando del expansor 6 y un eje de mando del compresor auxiliar 10 se conectan el uno al otro, y el compresor auxiliar 10 es accionado por recuperación de potencia por el expansor 6.

El circuito de refrigerante incluye una primera válvula de cuatro vías 2 a la cual se conectan un tubo del lado de descarga y un tubo del lado de aspiración del compresor 1, una segunda válvula de cuatro vías 4 a la cual se conectan un tubo del lado de descarga y un tubo del lado de aspiración del expansor 6, y una tercera válvula de cuatro vías 9 a la cual están conectados un tubo de lado de descarga y un tubo de lado de aspiración del compresor auxiliar 10. Cuando el refrigerante fluye en una condición en la cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como refrigerador de gas y el intercambiador de calor interior 8 se usa como evaporador, la primera válvula de cuatro vías 2 y la tercera válvula de cuatro vías 9 se conmutan para que de este modo el lado de descarga del compresor auxiliar 10 se convierta en el lado de aspiración del compresor 1. Cuando el refrigerante fluye en una condición en la cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como el evaporador y el intercambiador de calor interior 8 se usa como el refrigerador de gas, la primera válvula de cuatro vías 2 y la tercera válvula de cuatro vías 9 se conmutan para que de este modo el lado de descarga del compresor 1 se convierta en el lado de aspiración del compresor auxiliar 10. Conmutando la segunda válvula de cuatro vías 4, una dirección del refrigerante que fluye a través del expansor 6 se convierte siempre en la misma dirección.

Se explicará la operación del acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire de tipo bomba de calor de esta realización.

En primer lugar, se explicará un modo operativo de enfriamiento en el cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como refrigerador de gas y el intercambiador de calor interior 8 se usa como evaporador. Se muestra un flujo del refrigerante en el modo operativo de enfriamiento con flechas macizas en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de enfriamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga por el compresor 1 que es accionado por el motor 12. El refrigerante se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3. En el intercambiador de calor exterior 3, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico, y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro de la válvula de preexpansión 5, el expansor 6 y el subexpansor 21, y se expande por la válvula de preexpansión 5, el expansor 6 y el subexpansor 21. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor auxiliar 10. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor exterior 3. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se reduce para incrementar la cantidad de refrigerante que fluye dentro del circuito de derivación, reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si la cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, la abertura de la válvula de preexpansión 5 se reduce para incrementar la presión del lado de alta presión, incrementando de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por la válvula de preexpansión 5 y el expansor 6 o el refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 21 se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4, y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor interior 8. Se enfría una habitación mediante la endotermia. El refrigerante que se ha evaporado se introduce al interior del compresor auxiliar 10 a través de la segunda válvula de cuatro vías 9 y se sobrealimenta mediante el compresor auxiliar 10 y pasa al interior del compresor 1.

A continuación, se explicará un modo operativo de calentamiento en el cual el intercambiador de calor exterior 3 se usa como el evaporador y el intercambiador de calor interior 8 se usa como el refrigerador de gas. Se muestra un flujo de un refrigerante en este modo operativo de calentamiento con flechas de líneas de trazos en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de calentamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga por el compresor 1 que es accionado por el motor 12, y se introduce dentro del compresor auxiliar 10 a través de la primera válvula de cuatro vías 2 y la tercera válvula de cuatro vías 9, y, además, se sobrepresuriza por el compresor auxiliar 10. El refrigerante sobrealimentado por el compresor auxiliar 10 se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la tercera válvula de cuatro vías 9. En el intercambiador de calor interior 8, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico, y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. Se calienta una habitación utilizando esta radiación. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro de la válvula de preexpansión 5, el expansor 6 y el subexpansor 21 y se expande por la válvula de preexpansión 5 y el subexpansor 21. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor auxiliar 10. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor interior 8. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, el par del generador eléctrico 22 (carga del generador eléctrico) se reduce para incrementar la cantidad de refrigerante que fluye dentro del circuito de derivación, reduciendo de este modo, el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Si la cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 es inferior a la cantidad óptima calculada de refrigerante, la abertura de la válvula de preexpansión 5 se reduce para incrementar la presión del lado de alta presión, incrementando de este modo el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor 6.

El refrigerante de CO_{2} expandido por la válvula de preexpansión 5 y el expansor 6 o el refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 21 se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4, y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor exterior 3. El refrigerante que se ha evaporado pasa al interior del compresor 1 a través de la primera válvula de cuatro vías 2.

Como se ha descrito anteriormente según esta realización, el par (es decir, la carga de generador eléctrico) del generador eléctrico 22 conectado al subexpansor 21 se cambia para ajustar la cantidad de refrigerante que fluye a través del circuito de derivación, controlando de este modo la cantidad de refrigerante que fluye dentro del expansor 6, y la abertura de la válvula de preexpansión 5 se cambia para ajustar la presión del lado de alta presión, controlando de este modo la cantidad de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Por lo tanto, es posible recuperar eficazmente potencia en el expansor 6. Se utiliza recuperación de potencia a partir del subexpansor 21 para generar electricidad a partir del generador eléctrico 22, y es posible recuperar más potencia a partir del ciclo frigorífico.

Además, según esta realización, el compresor 1 que comprime el refrigerante y el expansor 6 y el compresor auxiliar 10 que recuperan la potencia están separados el uno del otro. El ciclo frigorífico se conmuta de tal manera que el refrigerante se sobrealimenta mediante el compresor auxiliar 10 en el momento del modo operativo de enfriamiento, y el refrigerante se sobrepresuriza en el momento del modo operativo de calentamiento. Con esta estructura, es posible permitir el funcionamiento del expansor 6 como un expansor de tipo sobrealimentador que es apropiado para el enfriamiento, y como expansor de tipo sobrepresurizador que es apropiado para el calentamiento.

Un aparato de ciclo frigorífico de otra realización de la presente invención se explicará con referencia al dibujo.

La figura 44 muestra una estructura del acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización.

Como se muestra en la figura 44, el acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización utiliza un refrigerante de CO_{2} como refrigerante, y comprende un circuito de refrigerante en el cual un compresor 1 que tiene un motor 12, un intercambiador de calor exterior 3, un expansor 6, un intercambiador de calor interior 8 y un compresor auxiliar 10 se conectan los unos a los otros a través de tubos.

El expansor 6 va provisto en su lado de flujo de entrada de un subexpansor 23, y un generador eléctrico se conecta a un eje de mando del subexpansor 23.

Un circuito de derivación para evitar el subexpansor 23 y el expansor 6 está dispuesto en paralelo al subexpansor 23 y el expansor 6. El circuito de derivación va provisto de un subexpansor 21. El circuito de derivación se conecta a la segunda válvula de cuatro vías 4 como el subexpansor 23 y el expansor 6.

En esto, el generador eléctrico 22 incluye un mecanismo de embrague que se conecta a uno del subexpansor 21 y el subexpansor 23. El circuito de derivación va provisto en su lado de flujo de entrada de una válvula de paso de flujo 25.

Un eje de mando del expansor 6 y un eje de mando del compresor auxiliar 10 se conectan el uno al otro, y el compresor auxiliar 10 es accionado por recuperación de potencia por el expansor 6.

El circuito de refrigerante incluye una primera válvula de cuatro vías 2 a la cual se conectan un tubo del lado de descarga y un tubo del lado de aspiración del compresor 1, una segunda válvula de cuatro vías 4 a la cual se conectan un tubo del lado de descarga y un tubo del lado de aspiración del expansor 6, y una tercera válvula de cuatro vías 9 a la cual están conectados un tubo de lado de descarga y un tubo de lado de aspiración del compresor auxiliar 10. Cuando el refrigerante fluye en una condición en la cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como refrigerador de gas y el intercambiador de calor interior 8 se usa como evaporador, la primera válvula de cuatro vías 2 y la tercera válvula de cuatro vías 9 se conmutan para que de este modo el lado de descarga del compresor auxiliar 10 se convierta en el lado de aspiración del compresor 1. Cuando el refrigerante fluye en una condición en la cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como el evaporador y el intercambiador de calor interior 8 se usa como el refrigerador de gas, la primera válvula de cuatro vías 2 y la tercera válvula de cuatro vías 9 se conmutan para que de este modo el lado de descarga del compresor 1 se convierta en el lado de aspiración del compresor auxiliar 10. Conmutando la segunda válvula de cuatro vías 4, una dirección del refrigerante que fluye a través del expansor 6 se convierte siempre en la misma dirección.

Se explicará la operación del acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire de tipo bomba de calor de esta realización.

En primer lugar, se explicará un modo operativo de enfriamiento en el cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como refrigerador de gas y el intercambiador de calor interior 8 se usa como evaporador. Se muestra un flujo del refrigerante en el modo operativo de enfriamiento con flechas macizas en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de enfriamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga por el compresor 1 que es accionado por el motor 12. El refrigerante se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3. En el intercambiador de calor exterior 3, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico, y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del subexpansor 23 y el expansor 6 y se expande por el subexpansor 23 y el expansor 6. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor auxiliar 10. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor exterior 3. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, la válvula de paso de fluido 25 se abre, el generador eléctrico 22 se conecta al subexpansor 21 para permitir que el refrigerante fluya dentro del circuito de derivación, reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. En este caso, no se permite que el subexpansor 23 funcione. Se prefiere que el par del generador eléctrico 22 se ajuste para cambiar la cantidad de derivación. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, la válvula de paso de flujo 25 se cierra, el generador eléctrico 22 se conecta al subexpansor 23, se incrementa la presión del lado de alta presión, y se incrementa el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. En este caso, no se permite que funcione el subexpansor 21. Se prefiere ajustar ese par del generador eléctrico 22 para cambiar la presión del lado de alta presión.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 23 y el expansor 6 o el refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 21 y el expansor 6 se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4, y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor interior 8. Se enfría una habitación mediante esta endotermia. El refrigerante que se ha evaporado se introduce al interior del compresor auxiliar 10 y se sobrealimenta por el compresor auxiliar 10 y pasa al interior del compresor 1.

A continuación, se explicará un modo operativo de calentamiento en el cual el intercambiador de calor exterior 3 se usa como el evaporador y el intercambiador de calor interior 8 se usa como el refrigerador de gas. Se muestra un flujo de un refrigerante en este modo operativo de calentamiento con flechas de líneas de trazos en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de calentamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga por el compresor 1 que es accionado por el motor 12, y se introduce dentro del compresor auxiliar 10 a través de la primera válvula de cuatro vías 2 y la tercera válvula de cuatro vías 9, y, además, se sobrepresuriza por el compresor auxiliar 10. El refrigerante sobrealimentado por el compresor auxiliar 10 se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la tercera válvula de cuatro vías 9. En el intercambiador de calor interior 8, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico, y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. Se calienta una habitación utilizando esta radiación. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del subexpansor y el expansor 6 y se expande por el subexpansor 23 y el expansor 6. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor auxiliar 10. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor interior 8. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, la válvula de paso de flujo 25 se abre, el generador eléctrico 22 se conecta al subexpansor 21 para permitir que el refrigerante fluya dentro del circuito de derivación, reduciendo de este modo, el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. En este caso, no se permite que el subexpansor 23 funcione. Se prefiere que el par del generador eléctrico 22 se ajuste para cambiar la cantidad de derivación. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, la válvula de paso de flujo 25 se cierra, el generador eléctrico 22 se conecta al subexpansor 23, se incrementa la presión del lado de alta presión, y se incrementa el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. En este caso, no se permite que funcione el subexpansor 21. Se prefiere ajustar ese par del generador eléctrico 22 para cambiar la presión del lado de alta presión.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 23 y el expansor 6 o el refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 21 y el expansor 6 se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4, y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor exterior 3. El refrigerante que se ha evaporado pasa al compresor 1 a través de la primera válvula de cuatro vías 2.

Como se ha descrito anteriormente según esta realización, la válvula de apertura/cierre 25 se abre y el generador eléctrico 22 se conecta al subexpansor 21 para ajustar la cantidad de refrigerante que fluye a través del circuito de derivación, controlando de este modo la cantidad de refrigerante que fluye a través del expansor 6, y la válvula de apertura/cierre 25 se cierra y el par del generador eléctrico 24 (es decir, la carga del generador eléctrico) conectado al subexpansor 23 se cambia para ajustar la presión del lado de alta presión, controlando de este modo la cantidad de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Por lo tanto, es posible recuperar eficazmente potencia en el expansor 6. Se utiliza recuperación de potencia a partir del subexpansor 21 para generar electricidad a partir del generador eléctrico 22, y es posible recuperar más potencia a partir del ciclo frigorífico.

Además, según esta realización, el compresor 1 que comprime el refrigerante y el expansor 6 y el compresor auxiliar 10 que recuperan la potencia se separan los unos de los otros. El ciclo frigorífico se conmuta de tal manera que el refrigerante se sobrealimenta mediante el compresor auxiliar 10 en el momento del modo operativo de enfriamiento, y el refrigerante se sobrepresuriza en el momento del modo operativo de calentamiento. Con esta estructura, es posible permitir el funcionamiento del expansor 6 como un expansor de tipo sobrealimentador que es apropiado para el enfriamiento, y como expansor de tipo sobrepresurizador que es apropiado para el calentamiento.

Un aparato de ciclo frigorífico de otra realización de la presente invención se explicará con referencia al dibujo.

La figura 45 muestra una estructura del acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización.

Como se muestra en la figura 45, el acondicionador de aire de tipo bomba de calor de esta realización utiliza un refrigerante de CO_{2} como refrigerante, y comprende un circuito de refrigerante en el cual un compresor 1 que tiene un motor 12, un intercambiador de calor exterior 3, un expansor 6, un intercambiador de calor interior 8 y un compresor auxiliar 10 se conectan los unos a los otros a través de tubos.

El expansor 6 va provisto en su lado de flujo de entrada de un subexpansor 23, y un generador eléctrico 22 se conecta a un eje de mando del subexpansor 23.

Un circuito de derivación para evitar el subexpansor 23 y el expansor 6 está dispuesto en paralelo al subexpansor 23 y el expansor 6. El circuito de derivación va provisto de un subexpansor 21. El circuito de derivación se conecta a la segunda válvula de cuatro vías 4 como el subexpansor 23 y el expansor 6.

En esto, el generador eléctrico 22 incluye un mecanismo de embrague que se conecta a uno del subexpansor 21 y el subexpansor 23. El circuito de derivación va provisto en su lado de flujo de entrada de una válvula de paso de flujo 25.

Un eje de mando del expansor 6 y un eje de mando del compresor auxiliar 10 se conectan el uno al otro, y el compresor auxiliar 10 es accionado por recuperación de potencia por el expansor 6.

El circuito de refrigerante incluye una primera válvula de cuatro vías 2 a la cual se conectan un tubo del lado de descarga y un tubo del lado de aspiración del compresor 1, una segunda válvula de cuatro vías 4 a la cual se conectan un tubo del lado de descarga y un tubo del lado de aspiración del expansor 6, y una tercera válvula de cuatro vías 9 a la cual están conectados un tubo de lado de descarga y un tubo de lado de aspiración del compresor auxiliar 10. Cuando el refrigerante fluye en una condición en la cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como refrigerador de gas y el intercambiador de calor interior 8 se usa como evaporador, la primera válvula de cuatro vías 2 y la tercera válvula de cuatro vías 9 se conmutan para que de este modo el lado de descarga del compresor auxiliar 10 se convierta en el lado de aspiración del compresor 1. Cuando el refrigerante fluye en una condición en la cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como el evaporador y el intercambiador de calor interior 8 se usa como el refrigerador de gas, la primera válvula de cuatro vías 2 y la tercera válvula de cuatro vías 9 se conmutan para que de este modo el lado de descarga del compresor 1 se convierta en el lado de aspiración del compresor auxiliar 10. Conmutando la segunda válvula de cuatro vías 4, una dirección del refrigerante que fluye a través del expansor 6 se convierte siempre en la misma dirección.

Se explicará la operación del acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire de tipo bomba de calor de esta realización.

En primer lugar, se explicará un modo operativo de enfriamiento en el cual se usa el intercambiador de calor exterior 3 como refrigerador de gas y el intercambiador de calor interior 8 se usa como evaporador. Se muestra un flujo del refrigerante en el modo operativo de enfriamiento con flechas macizas en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de enfriamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga por el compresor 1 que es accionado por el motor 12. El refrigerante se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3. En el intercambiador de calor exterior 3, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico, y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del expansor 6 y el subexpansor 23 y se expande por el expansor 6 y el subexpansor 23. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor auxiliar 10. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor exterior 3. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, la válvula de paso de fluido 25 se abre, el generador eléctrico 22 se conecta al subexpansor 21 para permitir que el refrigerante fluya dentro del circuito de derivación, reduciendo de este modo el caudal volumétrico del refrigerante que fluye dentro del expansor 6. En este caso, no se permite que el subexpansor 23 funcione. Se prefiere que el par del generador eléctrico 22 se ajuste para cambiar la cantidad de derivación. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, la válvula de paso de flujo 25 se cierra, el generador eléctrico 22 se conecta al subexpansor 23, se reduce la presión del lado de baja presión, y se incrementa el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. En este caso, no se permite que funcione el subexpansor 21. Se prefiere ajustar ese par del generador eléctrico 22 para cambiar la presión del lado de baja presión.

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El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 23 y el expansor 6 o el refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 21 y el expansor 6 se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4, y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor interior 8. Se enfría una habitación mediante esta endotermia. El refrigerante que se ha evaporado se introduce al interior del compresor auxiliar 10 y se sobrealimenta por el compresor auxiliar 10 y pasa al interior del compresor 1.

A continuación, se explicará un modo operativo de calentamiento en el cual el intercambiador de calor exterior 3 se usa como el evaporador y el intercambiador de calor interior 8 se usa como el refrigerador de gas. Se muestra un flujo de un refrigerante en este modo operativo de calentamiento con flechas de líneas de trazos en el dibujo.

Se comprime el refrigerante en el momento del modo operativo de calentamiento a una temperatura elevada y a una presión elevada y se descarga por el compresor 1 que es accionado por el motor 12, y se introduce dentro del compresor auxiliar 10 a través de la primera válvula de cuatro vías 2 y la tercera válvula de cuatro vías 9, y, además, se sobrepresuriza por el compresor auxiliar 10. El refrigerante sobrealimentado por el compresor auxiliar 10 se introduce dentro del intercambiador de calor interior 8 a través de la tercera válvula de cuatro vías 9. En el intercambiador de calor interior 8, puesto que el refrigerante de CO_{2} está en un estado supercrítico, el refrigerante no se lleva a un estado bifásico, y disipa el calor al fluido exterior en forma de aire y agua. Se calienta una habitación utilizando esta radiación. A continuación, el refrigerante de CO_{2} se introduce dentro del expansor 6 y el subexpansor 23 y se expande por el expansor 6 y el subexpansor 23. La recuperación de potencia por el expansor 6 en el momento de la operación de expansión se usa para accionar el compresor auxiliar 10. En ese momento, se calcula una cantidad óptima de refrigerante que fluye dentro del expansor 6 a partir de una temperatura de refrigerante de alta presión y una presión de refrigerante de alta presión detectada en el lado de una salida del intercambiador de calor interior 8. Si el caudal volumétrico es superior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, la válvula de paso de flujo 25 se abre, el generador eléctrico 22 se conecta al subexpansor 21 para permitir que el refrigerante fluya dentro del circuito de derivación, reduciendo de este modo, el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. En este caso, no se permite que el subexpansor 23 funcione. Se prefiere que el par del generador eléctrico 22 se ajuste para cambiar la cantidad de derivación. Si el caudal volumétrico es inferior a la cantidad de refrigerante óptima calculada, la válvula de paso de flujo 25 se cierra, el generador eléctrico 22 se conecta al subexpansor 23, se reduce la presión del lado de baja presión, y se incrementa el caudal volumétrico de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. En este caso, no se permite que funcione el subexpansor 21. Se prefiere ajustar ese par del generador eléctrico 22 para cambiar la presión del lado de baja presión.

El refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 23 y el expansor 6 o el refrigerante de CO_{2} expandido por el subexpansor 21 y el expansor 6 se introduce dentro del intercambiador de calor exterior 3 a través de la segunda válvula de cuatro vías 4, y se evapora y aspira calor en el intercambiador de calor exterior 3. El refrigerante que se ha evaporado pasa al compresor 1 a través de la primera válvula de cuatro vías 2.

Como se ha descrito anteriormente según esta realización, la válvula de apertura/cierre 25 se abre y el generador eléctrico 22 se conecta al subexpansor 21 para ajustar la cantidad de refrigerante que fluye a través del circuito de derivación, controlando de este modo la cantidad de refrigerante que fluye a través del expansor 6, y la válvula de apertura/cierre 25 se cierra y el par del generador eléctrico 24 (es decir, la carga del generador eléctrico) conectado al subexpansor 23 se cambia para ajustar la presión del lado de alta presión, controlando de este modo la cantidad de refrigerante que fluye dentro del expansor 6. Por lo tanto, es posible recuperar eficazmente potencia en el expansor 6. Se utiliza recuperación de potencia a partir del subexpansor 21 para generar electricidad a partir del generador eléctrico 22, y es posible recuperar más potencia a partir del ciclo frigorífico.

Además, según esta realización, el compresor 1 que comprime el refrigerante y el expansor 6 y el compresor auxiliar 10 que recuperan la potencia se separan los unos de los otros. El ciclo frigorífico se conmuta de tal manera que el refrigerante se sobrealimenta mediante el compresor auxiliar 10 en el momento del modo operativo de enfriamiento, y el refrigerante se sobrepresuriza en el momento del modo operativo de calentamiento. Con esta estructura, es posible permitir el funcionamiento del expansor 6 como un expansor de tipo sobrealimentador que es apropiado para el enfriamiento, y como expansor de tipo sobrepresurizador que es apropiado para el calentamiento.

Aunque las realizaciones anteriores se han descrito usando el acondicionador de calentamiento y enfriamiento por aire del tipo bomba de calor, la presente invención se puede aplicar también a otros aparatos de ciclo frigorífico en los cuales se usa el intercambiador de calor exterior 3 como un primer intercambiador de calor, se usa el intercambiador de calor interior 8 como un segundo intercambiador de calor, y el primer y el segundo intercambiadores de calor se utilizan para dispositivos de agua caliente y fría o almacenamientos térmicos.

Como se ha descrito anteriormente, según la presente invención, es posible reducir la condición de que la relación de densidad sea constante tan pequeña como sea posible, y obtener un efecto elevado de recuperación de potencia en un amplio intervalo operativo.

Claims (9)

1. Aparato de ciclo frigorífico que usa dióxido de carbono como refrigerante y que tiene un compresor (1), un intercambiador de calor exterior (3), un expansor (6), un intercambiador de calor interior (8) y un compresor auxiliar (10) en el cual dicho compresor auxiliar (10) es accionado por recuperación de potencia por dicho expansor (6), caracterizado porque cuando el refrigerante fluye utilizando dicho intercambiador de calor interior (8) como un evaporador, un lado de descarga de dicho compresor auxiliar (10) se convierte en un lado de aspiración de dicho compresor (1), y cuando el refrigerante fluye utilizando dicho intercambiador de calor interior (8) como un refrigerador de gas, un lado de descarga de dicho compresor (1) se convierte en un lado de aspiración de dicho compresor auxiliar (10).

2. Aparato de ciclo frigorífico según la reivindicación 1, que comprende, además, una primera válvula de cuatro vías (2), a la cual están conectados un tubo del lado de descarga y un tubo del lado de aspiración de dicho compresor (1), una segunda válvula de cuatro vías (4), a la cual están conectados un tubo del lado de descarga y un tubo del lado de aspiración de dicho expansor (6), y una tercera válvula de cuatro vías (9) a la cual están conectados un tubo del lado de descarga y un tubo del lado de aspiración de dicho compresor auxiliar (10), en el cual cuando el refrigerante fluye utilizando dicho intercambiador de calor interior (8) como evaporador, el lado de descarga de dicho compresor auxiliar (10) se convierte en el lado de aspiración de dicho compresor (1), y cuando el refrigerante fluye utilizando dicho intercambiador de calor interior (8) como refrigerador de gas, el lado de descarga de dicho compresor (1) se convierte en el lado de aspiración de dicho compresor auxiliar (10) por dicha primera válvula de cuatro vías (2) y dicha tercera válvula de cuatro vías (9), y se establece una dirección del refrigerante que fluye a través de dicho expansor (6) siempre en la misma dirección por dicha segunda válvula de cuatro vías (4).

3. Aparato de ciclo frigorífico según la reivindicación 2, en el cual al menos una de dichas segunda válvula de cuatro vías (4) y tercera válvula de cuatro vías (9) se sustituye por un circuito puente de válvulas de retención (13, 15) que comprende cuatro válvulas de retención (13a, 13b, 13c, 13d; 15a, 15b, 14c, 15d).

4. Aparato de ciclo frigorífico según la reivindicación 1, que comprende, además, un circuito de derivación que reduce una cantidad de refrigerante que fluye en dicho expansor (6), y una válvula de derivación (7) que ajusta una cantidad de refrigerante que fluye a través de dicho circuito de derivación.

5. Aparato de ciclo frigorífico según la reivindicación 1, que comprende, además, una válvula de preexpansión que aumenta una cantidad de refrigerante que fluye en dicho expansor (6).

6. Aparato de ciclo frigorífico según la reivindicación 1, en el cual se ajusta una capacidad de aspiración de dicho compresor (1) en 3 a 6 veces una capacidad de aspiración de dicho expansor (6).

7. Aparato de ciclo frigorífico según la reivindicación 1, en el cual se ajusta una capacidad de aspiración de dicho compresor (1) en 4 veces una capacidad de aspiración de dicho expansor (6), y se ajusta una capacidad de aspiración de dicho compresor auxiliar (10) en 4,3 veces la capacidad de aspiración de dicho expansor (6).

8. Aparato de ciclo frigorífico según la reivindicación 1, en el cual una frecuencia nominal de operación de enfriamiento de dicho compresor (1) y una frecuencia nominal de operación de enfriamiento de dicho compresor auxiliar (10) son la misma frecuencia.

9. Aparato de ciclo frigorífico según la reivindicación 1, en el cual se establece una frecuencia de operación de dicho compresor auxiliar (10) inferior a una frecuencia de operación de dicho compresor (1).