ES2611980T3 - Aparato de ciclo de refrigerante - Google Patents

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ES2611980T3 ES13166592.9T ES13166592T ES2611980T3 ES 2611980 T3 ES2611980 T3 ES 2611980T3 ES 13166592 T ES13166592 T ES 13166592T ES 2611980 T3 ES2611980 T3 ES 2611980T3
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Fumitake Unezaki
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Abstract

Un aparato de ciclo de refrigerante que comprende: al menos un compresor (1), un radiador (2), medios de descompresión (3) que pueden cambiar un grado de apertura, un absorbedor de calor (4), un intercambiador de calor interno (5) que realiza intercambio de calor entre un refrigerante en una salida del radiador (2) y el refrigerante en una salida del absorbedor de calor (4), en el que se proporcionan primeros medios de detección de temperatura (30) para detectar una temperatura del refrigerante entre una salida del compresor (1) y una entrada del radiador (2) y segundos medios de detección de temperatura (31) para detectar la temperatura del refrigerante entre la salida del radiador (2) y una entrada lateral de alta presión del intercambiador de calor interno (5), terceros medios de detección de temperatura (41) para detectar una temperatura de entrada de un medio a calentar y cuartos medios de detección de temperatura (42) para detectar una temperatura de salida del medio a calentar, caracterizado por que se controla un grado de apertura de los medios de descompresión (3) de manera que una diferencia (ΔT1 - ΔT2) entre una segunda diferencia de temperatura (ΔT1) entre una temperatura de detección mediante los primeros medios de detección de temperatura (30) y la temperatura de detección mediante los cuartos medios de detección de temperatura (42) y una tercera diferencia de temperatura (ΔT2) entre la temperatura de detección mediante los segundos medios de detección de temperatura (31) y la temperatura de detección mediante los terceros medios de detección de temperatura (41) se convierte en un valor objetivo.

Description

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DESCRIPCION
Aparato de ciclo de refrigerante Campo tecnico
La presente invencion se refiere a un aparato de ciclo de refrigerante que usa un intercambiador de calor interno, mas particularmente a un control de refrigerante para asegurar de manera estable el rendimiento.
Antecedentes de la tecnica
Se daran descripciones de la tecnica anterior como sigue.
Convencionalmente, un aparato de suministro de agua caliente se propone como un aparato de ciclo de refrigerante incorporado, tal como:
un aparato de suministro de agua caliente que comprende un ciclo de refrigerante que incluye un compresor, un intercambiador de calor de suministro de agua caliente, una valvula de expansion electronica, y un intercambiador de calor lateral de la fuente de calor del que la fuente de calor es un aire exterior, y un ciclo de suministro de agua caliente que incluye un intercambiador de calor de suministro de agua caliente y un deposito de suministro de agua caliente,
en el que puesto que un medio de control de capacidad que usa un compresor de tipo capacidad variable y controla la capacidad del compresor en respuesta a cambios en condiciones ambientales externas del intercambiador de calor lateral de la fuente de calor esta fijado, medios de control de grado de apertura de valvula de expansion para controlar un grado de apertura de una valvula de expansion electronica a fin de hacer que una temperatura de descarga de un compresor sea un valor objetivo en respuesta a cambios en condiciones ambientales externas (una temperatura externa, por ejemplo) del intercambiador de calor lateral de la fuente de calor y medios de control de velocidad de rotacion para controlar una velocidad de la rotacion del compresor para que sea un valor objetivo en respuesta a cambios en las condiciones ambientales externas del intercambiador de calor lateral de la fuente de calor estan fijados, una apertura de la valvula de expansion electronica se controla a fin de hacer que la temperatura de descarga del compresor se convierta en un valor objetivo en respuesta a cambios en las condiciones ambientales externas (una temperatura externa, por ejemplo) del intercambiador de calor lateral de la fuente de calor; y la velocidad de rotacion del compresor se controla para que sea un valor objetivo en respuesta a cambios en las condiciones ambientales externas del intercambiador de calor lateral de la fuente de calor, una condicion de operacion optima se puede obtener en la que una capacidad de suministro de agua caliente y una carga de suministro de agua caliente ademas concuerdan, y un coeficiente de rendimiento (COP) se puede mejorar y la reduccion de tamano de elementos tales como un intercambiador de calor se convierte en posible. (Por ejemplo, referirse al documento de patente 1 o US2003/0061827)
Un calentador de agua tambien se propone tal como: un calentador de agua para calentar un fluido de suministro de agua caliente en un ciclo de bomba de calor supercrltico donde una presion de refrigerante en un lado de alta presion se convierte en igual o mayor que la presion crltica del refrigerante que comprende:
un compresor,
un radiador que realiza intercambio de calor entre un refrigerante descargado desde el compresor y un fluido de suministro de agua caliente y esta configurado de manera que un flujo de refrigerante y un flujo de fluido de suministro de agua caliente sean opuestos,
un descompresor para descomprimir el refrigerante que fluye fuera del radiador, y
un evaporador que hace que el refrigerante que fluye fuera del compresor evapore, hace que el refrigerante absorba un calor para descargarlo en un lado de succion del compresor,
en el que una presion de refrigerante de un lado de alta presion se controla de manera que una diferencia de temperatura (At) entre el refrigerante que fluye fuera del radiador y el fluido de suministro de agua caliente que fluye en el mismo se convierte en una diferencia de temperatura predeterminada (ATo). (Por ejemplo, referirse al documento de patente 2). En este ejemplo de la tecnica anterior, se puede mejorar una eficiencia de intercambio de calor del radiador para mejorar la eficiencia de una bomba de calor.
[Documento de Patente 1] Gaceta de Patentes Japonesa No. 3601369 (p. 6; Fig. 1)
[Documento de Patente 2] Gaceta de Patentes Japonesa No. 3227651 (pp. 1-3; Fig. 2).
Sumario de la invencion
Problema a resolver por la invencion
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Ambos de los ejemplos anteriores de la tecnica anterior controlan las condiciones del refrigerante de manera que una temperatura de descarga del compresor o una diferencia de temperatura (AT) entre el refrigerante que fluye fuera del radiador y el fluido de suministro de agua caliente que fluye en el mismo se convierte en un valor objetivo para lograr una operacion eficiente. Sin embargo, habla un problema que en las inmediaciones donde una eficiencia (COP) del ciclo de refrigerante se convierte en maxima, un control basado solo en un lado de entrada (la temperatura de descarga anterior) del radiador o un lado de salida (la diferencia de temperatura At anterior) es diflcil lograr unas condiciones de operacion estables y eficientes porque los cambios en la temperatura de descarga o la diferencia de temperatura AT son pequenos. Ademas, puesto que no se esta considerando una operacion con un intercambiador de calor interno en el circuito refrigerante, el problema consistla en que era muy diflcil controlar y lograr condiciones de operacion estables y eficientes.
La presente invention tiene como finalidad resolver los problemas anteriores de la tecnica anterior. El objetivo es obtener un aparato de ciclo de refrigerante que pueda lograr de manera estable condiciones de operacion eficientes controlando los valores de operacion en base a las condiciones estandar del radiador y las condiciones de salida del radiador para que sean un valor objetivo.
Medios para resolver el problema
Con el fin de resolver los problemas anteriores, el aparato de ciclo de refrigerante de acuerdo con la presente invencion incluye al menos un compresor, un radiador, medios de descompresion que pueden cambiar un grado abierto, un absorbedor de calor, un intercambiador de calor interno que realiza el intercambio de calor entre un refrigerante en una salida del radiador y el refrigerante en la salida del absorbedor de calor. El aparato de ciclo de refrigerante esta caracterizado por que se proporcionan al menos primeros medios de detection de las condiciones del refrigerante para detectar las condiciones estandar del radiador y segundos medios de deteccion de las condiciones del refrigerante para detectar las condiciones del refrigerante entre una salida del radiador y una entrada lateral de alta presion de un intercambiador de calor interno, y un grado de apertura de medios de descompresion es controlado de manera que un valor de calculo calculado en base a los primeros medios de deteccion de las condiciones del refrigerante y la salida de los segundos medios de deteccion de las condiciones del refrigerante se convierte en un valor objetivo.
Efecto de la invencion
De acuerdo con la presente invencion, se controla el grado de apertura de la valvula de expansion de manera que el GOP se convierta en maximo en base a condiciones estandar de las condiciones del radiador y las condiciones del refrigerante de la parte de salida del radiador, por lo que puede obtenerse un aparato de ciclo de refrigerante que puede lograr de manera estable una operacion eficiente.
Breve descripcion de los dibujos
[Fig. 1] La Fig. 1 es un diagrama que muestra una configuration de un aparato de ciclo de refrigerante de acuerdo con la presente invencion;
[Fig. 2] La Fig. 2 es un diagrama que muestra un comportamiento de operacion en un diagrama P-h de la presente invencion.
[Fig. 3] La Fig. 3 es un diagrama que muestra una distribution de temperatura de un refrigerante y de agua en un intercambiador de calor de agua de la presente invencion.
[Fig. 4] La Fig. 4 es un diagrama que muestra las condiciones del ciclo frente a un grado de apertura de la valvula de expansion de la presente invencion.
[Fig. 5] La Fig. 5 es un diagrama que muestra los cambios en cada valor de calculo, la capacidad de calentamiento, y el gOp frente a un grado de apertura de la valvula de expansion de la presente invencion.
[Fig. 6] La Fig. 6 es un diagrama que muestra los cambios en otro valor de calculo, la capacidad de calentamiento, el COP arido frente a un grado de apertura de la valvula de expansion de la presente invencion.
[Fig. 7] La Fig. 7 es un diagrama de flujo del control de la presente invencion.
Descripciones de codigos y simbolos
1 Compresor
2 Radiador (intercambiador de calor de agua)
3 Valvula de expansion
4 Absorbedor de calor (evaporador)
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5 Intercambiador de calor interno
20 Bomba lateral para el suministro de agua caliente
21 Deposito de almacenamiento de agua caliente
22 Bomba lateral de uso
23, 24, 25 Valvula de encendido-apagado 29 Ventilador
30, 31, 32, 33, 41,42, 52 Medios de deteccion de temperatura
35, 51 Medios de deteccion de presion
40 Controlador
50 Aparato de fuente de calor
60 Aparato de almacenamiento de agua caliente
Mejor modo de llevar a cabo la invencion
La Fig. 1 muestra un diagrama de configuracion del aparato de ciclo de refrigerante de acuerdo con la INVENCION. En la figura, el aparato de ciclo de refrigerante de acuerdo con el presente modo de realizacion es un aparato de suministro de agua caliente que usa dioxido de carbono (en lo sucesivo, CO2) como refrigerante, compuesto de un aparato de fuente de calor 50, un aparato de almacenamiento de agua caliente 60, y un controlador 40 para controlar estos. Muestra un ejemplo del aparato de suministro de agua caliente, sin embargo, no se limita al mismo. El aparato puede ser un acondicionador de aire. De la misma manera, el refrigerante no se limita a dioxido de carbono, sino que tambien se puede usar un refrigerante HFC.
El aparato de fuente de calor 50 se compone de un compresor 1 para comprimir el refrigerante, un radiador 2 (en lo sucesivo "intercambiador de calor de agua") para sacar calor de un refrigerante comprimido a alta presion y a alta temperatura, en el compresor 1, un intercambiador de calor interno 5 para enfriar aun mas la salida de refrigerante desde el intercambiador de calor de agua 2, un descompresor 3 (en lo sucesivo "valvula de expansion") que descomprime el refrigerante y cuyo grado de apertura se puede cambiar, un absorbedor de calor 4 (en lo sucesivo "evaporador") para evaporar el refrigerante descomprimido en la valvula de expansion 3, y un intercambiador de calor interno 5 para calentar aun mas el refrigerante que fluye fuera del evaporador 4. Es decir, el intercambiador de calor interno 5 es un intercambiador de calor que intercambia el refrigerante segun el calor en una salida del intercambiador de calor de agua 2 con el refrigerante en la salida del evaporador 4. Se proporciona un ventilador 29 para enviar aire sobre una superficie exterior del evaporador 4. Tambien se proporcionan primeros medios de deteccion de temperatura 30 para detectar una temperatura de descarga del compresor 1, segundos medios de deteccion de temperatura 31 para detectar una temperatura de salida del intercambiador de calor de agua 2, quintos medios de deteccion de temperatura 32 para detectar una temperatura del refrigerante de entrada del evaporador 4, y sextos medios de deteccion de temperatura 33 para detectar una temperatura de succion del compresor 1. Ademas, los primeros medios de deteccion de temperatura 30 y los segundos medios de deteccion de temperatura 31 se corresponden con unos primeros medios de deteccion de condiciones del refrigerante y unos segundos medios de deteccion de las condiciones del refrigerante, respectivamente, en un ejemplo de control en la Fig. 7 a describir mas tarde.
Un aparato de almacenamiento de agua caliente 60 esta conectado con el intercambiador de calor de agua 2, que es un radiador, a traves de tuberlas, que esta compuesto de una bomba lateral de la fuente de calor 20, un deposito de almacenamiento de agua caliente 21, una bomba de uso lateral 22, y de valvulas de encendido-apagado 23, 24, 25. Aqul, las valvulas de encendido-apagado 23, 24, 25 pueden ser una valvula simple para cambiar la operacion o de una valvula variable de apertura. Cuando el nivel de agua del deposito de almacenamiento de agua caliente 21 cae, las valvulas de encendido-apagado 24, 25 se cierran, la valvula de encendido-apagado 23 se abre, y la operacion para el almacenamiento de agua caliente se realiza de manera que el agua suministrada se calienta hasta una temperatura predeterminada. Cuando una perdida de disipacion de calor es grande y la temperatura en el deposito de almacenamiento de agua caliente 21 disminuye, tal como en invierno, se cierran las valvulas de encendido-apagado 23, 25, se abre la valvula de encendido-apagado 24, y se realiza la operacion de calentamiento por circulacion de manera que el agua caliente a baja temperatura en el deposito de almacenamiento de agua caliente 21 se vuelve a hervir. En el momento de usar el suministro de agua caliente, las valvulas de encendido- apagado 23, 24 estan cerradas, se abre la valvula de encendido-apagado 25, y la bomba lateral de uso 22 empieza a funcionar para transferir el agua caliente almacenada al lado en uso. En un lado de entrada del intercambiador de calor de agua 2, el tercer medio de deteccion de temperatura 41 esta fijado para detectar una temperatura de entrada de un medio (agua) a calentar. En un lado de salida del intercambiador de calor de agua 2, el cuarto medio de deteccion de temperatura 42 esta fijado para detectar una temperatura de salida de un medio (agua) a calentar.
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Un controlador 40 realiza calculos usando valores detectados de los primeros medios de deteccion de temperatura 30, segundos medios de deteccion de temperatura 31, quintos medios de deteccion de temperatura 32, sextos medios de deteccion de temperatura 33, terceros medios de deteccion de temperatura 41 y cuartos medios de deteccion de temperatura 42 para controlar un grado de apertura de la valvula de expansion 3, una velocidad de rotacion del compresor 1, y la velocidad de rotacion de la bomba lateral de suministro de agua caliente 20, respectivamente.
La Fig. 2 es un diagrama P-h que describe condiciones de ciclo durante la operacion de almacenamiento de agua caliente en el aparato de ciclo de refrigerante mostrado en la Fig. 1. En la Fig. 2, las llneas continuas denotan condiciones de refrigerante en un cierto grado de apertura de la valvula de expansion y A, B, C, D, y E denotan condiciones del refrigerante en la operacion del almacenamiento de agua caliente. En el momento de la operacion del almacenamiento de agua caliente, un refrigerante de alta presion a alta temperatura (A) descargado desde el compresor 1 fluye hasta entrar en el intercambiador de calor de agua 2. En el intercambiador de calor de agua 2, el refrigerante calienta el agua suministrada mientras disipa calor hacia el agua que circula en el circuito de almacenamiento de agua caliente para disminuir la propia temperatura. Un refrigerante (B) que fluye fuera del intercambiador de calor de agua 2 disipa el calor en el intercambiador de calor interno 5 para disminuir aun mas (C) la temperatura, siendo descomprimido (D) por la valvula de expansion 3 para convertirse en un refrigerante de baja temperatura y de baja presion. El refrigerante de baja temperatura y de baja presion absorbe calor del aire en el evaporador 4 para evaporarlo (E). El refrigerante que fluye fuera del evaporador 4 se calienta en el intercambiador de calor interno 5 para convertirse en un gas (F) y es succionado por el compresor 1 para formar un ciclo de refrigerante.
Aqul, la valvula de expansion 3 es controlada de manera que un grado de sobrecalentamiento de succion del compresor 1 se convierte en un valor objetivo (por ejemplo, de 5 a 10 °C). Especlficamente, en base a un valor de deteccion de los quintos medios de deteccion de temperatura 32 que detectan una temperatura del refrigerante de entrada del evaporador 4, se corrige una cantidad de disminucion de temperatura debido a una perdida de presion en el evaporador 4 y el intercambiador de calor interno 5, se estima una temperatura de succion (ET), se calcula un grado de sobrecalentamiento de succion SHs mediante la siguiente formula usando un valor de deteccion (Ts) de los sextos medios de deteccion de temperatura 33 que detectan una temperatura de succion del compresor 1.
SHs = Ts - ET
Usando la formula anterior, se controla un grado de apertura de la valvula de expansion 3 para que SHs se convierta en un valor objetivo. Se da un ejemplo en el que se estima una temperatura de evaporation (ET) en base al valor de deteccion de los quintos medios de deteccion de temperatura 32, sin embargo, no se limita al mismo. Se instala un medio de deteccion de presion (segundo medio de deteccion de presion) 51 (referirse a la Fig. 1) entre una salida lateral de baja presion del intercambiador de calor interno 5 y la entrada del compresor 1, y del valor de deteccion, se puede obtener una temperatura de saturation del refrigerante. Un control del grado de sobrecalentamiento de succion precede a otro control de operacion de alta eficiencia, ya que una funcion para impedir el retorno de llquido del compresor 1 precede a una funcion para operar de manera eficiente el intercambiador de calor de agua 2 con la finalidad de asegurar la fiabilidad de los equipos.
A continuation, la operacion en el diagrama P-h, cuando el grado de apertura de la valvula de expansion 3 se hace mas pequeno, se representa por llneas discontinuas en la Fig. 2. Cuando el grado de apertura de la valvula de expansion 3 se hace mas pequeno, la cantidad de flujo de refrigerante que fluye desde la valvula de expansion 3 al evaporador 4 disminuye y el grado de succion de sobrecalentamiento del compresor 1 aumenta temporalmente. Ademas, dado que los cambios de refrigerante lateral de alta presion, la presion sobre el lado de alta presion aumenta y una temperatura de descarga se convierte en alta. Al mismo tiempo, una temperatura de salida del intercambiador de calor de agua disminuye de manera que una diferencia de temperatura en este se convierte en constante. Cuando la temperatura de salida del intercambiador de calor de agua disminuye, una cantidad de intercambio de calor en el intercambiador de calor interno 5 disminuye, y como resultado, el grado de sobrecalentamiento de succion se convierte en casi el mismo estado que el de antes de que grado de apertura de la valvula de expansion 3 se hiciera mas pequeno para indicar un valor constante. Es decir, un cambio en el grado de apertura de la valvula de expansion 3 es absorbido por la cantidad de intercambio de calor del intercambiador de calor interno 5 (la cantidad de intercambio de calor varla en respuesta al grado de apertura de la valvula de expansion 3) para hacer pequeno el cambio en el grado de sobrecalentamiento de succion. De acuerdo con ello, el control del grado de sobrecalentamiento de succion del compresor 1 por si solo no puede asegurar la capacidad de calentamiento en el intercambiador de calor de agua 2 y la eficiencia disminuye. Por lo tanto, se requiere un nuevo control con el fin de asegurar la capacidad de calentamiento y mejorar la eficiencia de operacion.
A continuacion, se daran descripciones de por que un valor local maximo se produce en el rendimiento (COP) usando una distribution de temperatura en el intercambiador de calor de agua que se muestra en la Fig. 3.
La Fig. 3 muestra una distribucion de la temperatura del refrigerante y el agua en el intercambiador de calor de agua 2. En la figura, las llneas continuas gruesas muestran un cambio en la temperatura del refrigerante, y las llneas continuas finas denotan un cambio en la temperatura del agua. AT1 denota una diferencia de temperatura entre la temperatura de entrada del intercambiador de calor de agua y la temperatura de salida de agua, y AT2 denota una
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diferencia de temperatura entre la temperatura de salida del intercambiador de calor de agua y la temperatura de entrada de agua. A Tp es una diferencia de temperatura en un punto pico, donde la diferencia de temperatura entre un refrigerante y el agua en el intercambiador de calor de agua 2 se convierte en minima. A T denota una diferencia de temperatura entre la temperatura de entrada del intercambiador de calor de agua y la temperatura de salida del intercambiador de calor de agua. Como se muestra por un estado de ciclo frente al grado de apertura de la valvula de expansion en la Fig. 4, cuando una temperatura de descarga se incrementa disminuyendo el grado de apertura de la valvula de expansion 3, siempre y cuando la capacidad de calentamiento en el intercambiador de calor de agua 2 sea casi constante, la temperatura de salida del intercambiador de calor de agua 2 disminuye de manera que se pueda mantener una diferencia de temperatura promedio del refrigerante y agua en el intercambiador de calor de agua 2, y la diferencia de temperatura A Tp en el punto pico tambien disminuye. Ademas, como la cantidad de refrigerante se desplaza hacia un lado de alta presion, una presion de descarga se eleva para aumentar una entrada y el COP se reduce. Por el contrario, cuando el grado de apertura de la valvula de expansion 3 se hace grande y la temperatura de descarga se baja, la temperatura de salida del intercambiador de calor de agua 2 aumenta de manera que se mantiene una diferencia de temperatura promedio entre el refrigerante y el agua en el intercambiador de calor de agua 2. La diferencia de temperatura ATp en el punto pico tambien aumenta, sin embargo, la proporcion de capacidad de calentamiento se convierte en mas pequena y el COP se reduce. En consecuencia, como se muestra mediante las llneas discontinuas en la figura, existe un grado de apertura de expansion adecuado que hace que el COP alcance su valor maximo.
A continuacion, la Fig. 5 muestra los cambios en los valores de operacion obtenidos a partir de la temperatura de cada parte, cuando el grado de apertura de la valvula de expansion 3 cambia. En la Fig. 5; el eje horizontal representa el grado de apertura (%) de la valvula de expansion 3, y el eje vertical representa el grado de sobrecalentamiento de succion, la temperatura de descarga, diferencia de temperatura A T2 entre la temperatura de salida del intercambiador de calor de agua y la temperatura de la entrada de agua, la proporcion de capacidad de calentamiento y la proporcion de COP. La proporcion de capacidad de calentamiento y la proporcion de COP muestran una proporcion cuando se establece un valor maximo frente al grado de apertura de la valvula de expansion como 100 %, respectivamente. Frente a los cambios en el grado de apertura de la valvula de expansion 3, los cambios en el grado de sobrecalentamiento de succion pueden ser considerados como practicamente un valor constante, de manera que se entiende que los cambios en la proporcion de capacidad de calentamiento y la proporcion de COP no pueden ser juzgados por el grado de sobrecalentamiento de succion. Al controlar el COP para que sea maximo en base a la diferencia de temperatura AT2 entre la temperatura de descarga y la temperatura de salida del intercambiador de calor de agua y la temperatura de la entrada de agua, los cambios en la temperatura de descarga y la diferencia de temperatura AT2 son pequenos en las inmediaciones del grado de apertura de la valvula de expansion cuando el cOp alcanza el maximo como se muestra mediante una llnea discontinua en la figura, de manera que se encontro que se requiere una medicion de temperatura de alta precision para controlar el COP para que sea maximo.
A continuacion, la Fig. 6 muestra cambios en otros valores de operacion obtenidos a partir de las temperaturas de cada parte cuando se cambia el grado de apertura de la valvula de expansion 3. En la Fig. 6, el eje horizontal representa el grado de apertura (%) de la valvula de expansion 3. El eje vertical representa una diferencia de temperatura A Thx de la salida / entrada del intercambiador de calor interno, una diferencia de temperatura AT entre una temperatura de descarga y una temperatura de salida del intercambiador de calor de agua, una diferencia de temperatura total £ AT de la anterior AT1 y AT2, la capacidad de calentamiento, y la proporcion de COP, respectivamente. Las caracterlsticas de la Fig. 6 muestran que la operacion se puede realizar en las inmediaciones donde el COP se convierte en maximo, ya sea controlando una cantidad de intercambio de calor del intercambiador de calor interno 5 en base a la diferencia de temperatura Thx A entre la salida y la entrada del intercambiador de calor interno o controlando la cantidad de intercambio de calor del intercambiador de calor de agua 2 en base a la diferencia de temperatura total £ AT de AT1 y AT2 del intercambiador de calor de agua 2. Ademas, la diferencia de temperatura A T entre la temperatura de descarga y la temperatura de salida del intercambiador de calor de agua cambia de manera significativa en las inmediaciones del grado de apertura de la valvula de expansion al que el COP se convierte en maximo, por lo que se entiende que una desviacion del valor maximo del COP podrla ser controlada para que sea pequena en base a la diferencia de temperatura A T. Aqul solo se muestra el caso de la diferencia de temperatura AT, sin embargo, el mismo efecto se puede esperar controlando en base a la diferencia (AT1 - AT2) de las diferencias de temperatura AT1 y AT2.
Por lo tanto, es posible lograr una operacion en las inmediaciones de la maxima eficiencia adoptando una temperatura de salida lateral de alta presion del intercambiador de calor interno 5 para A Thx, la temperatura de descarga para AT, y la temperatura de descarga y las temperaturas de salida/entrada del lado de agua para £ AT.
Como se entiende a partir de la Fig. 6, una diferencia de temperatura total de £ AT de la diferencia de temperatura AT1 entre la temperatura de entrada del intercambiador de calor de agua y la temperatura de salida de agua y la diferencia de temperatura AT2 entre la temperatura de salida del intercambiador de calor de agua y la temperatura de entrada de agua se convierte en un mlnimo. El control basado en un Indice de este tipo tiene un significado flsico y es razonable. Sin embargo, se requiere una deteccion de temperatura de alta precision, porque el cambio de la temperatura es pequeno en las inmediaciones donde el COP se convierte en un maximo en comparacion con la diferencia de temperatura A T. Ademas, en la Fig. 3, se considera que cuando el COP se convierte en un valor maximo, una diferencia de temperatura A Tp en un punto pico es casi la misma que la de AT2 entre la temperatura
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de salida del intercambiador de calor de agua y la temperatura de entrada de agua. Esto se debe a que se muestra un rendimiento maximo cuando dos diferencias de temperatura que se convierten en mlnimas en el intercambiador de calor de agua 2 se convierten en iguales sin ser parciales a ninguna de ellas al considerar las caracterlsticas del intercambiador de calor. En consecuencia, es permisible controlar la valvula de expansion 3 a fin de hacer que A Tp y A T2 sean iguales.
A continuacion, se daran descripciones de un ejemplo de una operacion de control del aparato de ciclo de refrigerante de la Fig. 1 en el que se controla un grado de apertura de la valvula de expansion a fin de conseguir un grado de sobrecalentamiento de succion y que la diferencia de temperatura AT anterior converja en valores objetivo.
La Fig. 7 es un diagrama de flujo que muestra una operacion de control del aparato de ciclo de refrigerante. Con la presente invencion, con el fin de dar prioridad a la fiabilidad de los productos, el control del grado de sobrecalentamiento de succion (SHs) del compresor 1 precede al control de la diferencia de temperatura AT para asegurar la capacidad de calentamiento.
En primer lugar, cuando el grado de sobrecalentamiento de succion (SHS) es menor que un valor objetivo (SHM) por un rango de convergencia ASH preestablecido o menos (S101), el grado de apertura de la valvula de expansion se reduce hasta que el grado de sobrecalentamiento de succion (SHS) converge. Por lo tanto, cuando se asegura el grado de sobrecalentamiento de succion (SHs), la diferencia de temperatura AT se hace converger en el valor objetivo. Especlficamente, cuando la diferencia de temperatura AT es menor que un valor objetivo (ATm) por un rango de convergencia preestablecido 8 T o menos (S102), el grado de apertura de expansion se baja y se hace converger AT. Por lo tanto, los valores llmite mas bajos del grado de sobrecalentamiento de succion (SHs) y la diferencia de temperatura AT se pueden suprimir.
A continuacion, cuando el grado de sobrecalentamiento de succion (SHs) es mayor que el valor objetivo (SHm) por un rango de convergencia preestablecido A SH o mas (S103), el grado de apertura de la valvula de expansion se incrementa hasta que el grado de sobrecalentamiento de succion (SHs) converge. Por lo tanto, cuando se hace converger el grado de sobrecalentamiento de succion (SHs), la diferencia de temperatura T A se hace converger en el valor objetivo. Por lo tanto, cuando se hace converger el grado de sobrecalentamiento de succion (SHs), la diferencia de temperatura AT se hace converger en el valor objetivo. Especlficamente, cuando la diferencia de temperatura A T es mayor que el valor objetivo (ATm) por un rango de convergencia preestablecido 8 T o mas (S104), el grado de apertura de expansion se incrementa y se hace converger AT. Por lo tanto, los valores llmite superiores del grado de sobrecalentamiento de succion (SHs) y la diferencia de temperatura AT pueden ser suprimidos. Se muestra un ejemplo en el que se da una prioridad para controlar el grado de sobrecalentamiento de succion, sin embargo, no se limita al mismo al usar un compresor que es resistente al retorno de llquidos. El mismo efecto se puede esperar incluso cuando se cambia el orden de la prioridad. A traves del control anterior, el grado de sobrecalentamiento de succion (SHs) y la diferencia de temperatura AT se hacen converger en los valores objetivo.
En lo anterior, se dan descripciones para un ejemplo en el que el grado de sobrecalentamiento de succion (SHs) y la diferencia de temperatura AT se controlan para converger en los valores objetivo (SHm, A Tm), sin embargo, es admisible que, en lugar de la diferencia de temperatura AT, una diferencia de temperatura total £ AT de AT1 y AT2, se puede usar una diferencia entre AT1 y AT2 (AT1 - A T2), o AThx para controlarlas y que converjan en un valor objetivo, respectivamente. Al usar Z AT y (AT1 - A T2), estas se obtienen calculando las temperaturas en los primeros medios de deteccion de temperatura 30, segundos medios de deteccion de temperatura 31, terceros medios de deteccion de temperatura 41, y cuartos medios de deteccion de temperatura 42. Al usar Thx A, se acopla un medio de deteccion de temperatura en la salida del intercambiador de calor interno 52 (consulte la Fig. 1) entre una salida del lado de alta presion del intercambiador de calor interno 5 y una entrada de la valvula de expansion 3, la diferencia de temperatura AThx se obtiene a partir de una temperatura de deteccion en los segundos medios de deteccion de temperatura 31 y los medios de deteccion de temperatura de salida del intercambiador de calor interno 52.
Dado que, en la INVENCION, ademas del control del grado de sobrecalentamiento de succion del compresor, el grado de apertura de la valvula de expansion se hace para ser controlado de manera que el COP se convierte en maximo en base a una diferencia de temperatura AT1 - AT2 entre la temperatura de descarga y la temperatura de salida del intercambiador de calor de agua, y se puede obtener un aparato de ciclo de refrigerante de alta eficiencia.
Se obtiene una temperatura de saturation del refrigerante (ET) en base a una salida de los quintos medios de deteccion de temperatura 32 o medios de deteccion de presion, el grado de sobrecalentamiento de succion (SHs) se obtiene mediante la temperatura de deteccion (Ts) de los sextos medios de deteccion de temperatura y la temperatura de saturacion del refrigerante (ET), y el grado de apertura de la valvula de expansion se controla de manera que el grado de sobrecalentamiento de succion (SHs) se convierta en un valor objetivo, de manera que se asegura el grado de sobrecalentamiento de la parte de succion del compresor 1, se previene el retorno de llquido al compresor 1 y se puede asegurar la fiabilidad. En el ejemplo de la Fig. 1, se dan descripciones para un ejemplo en el que el quinto medio de deteccion de temperatura 32 esta dispuesto entre la valvula de expansion 3 y el evaporador 4, puede estar dispuesto en cualquier position entre la entrada del evaporador 4 y una entrada lateral de baja presion del intercambiador de calor interno 5.
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En la presente INVENCION, al controlar el grado de sobrecalentamiento y la diferencia de temperatura anterior ATI - AT2 el control del grado de sobrecalentamiento precede al control de las diferencias de temperatura anteriores. Desde este punto, la fiabilidad del compresor 1 esta asegurada.
En la presente INVENCION, el radiador esta compuesto por el intercambiador de calor de agua, de manera que puede obtenerse un aparato de suministro de agua caliente de alta eficiencia.
En dichos aparatos de ciclo de refrigerante mencionados anteriormente se pueden proporcionar sextos medios de deteccion de temperatura para detectar la temperatura del refrigerante entre una salida lateral de baja presion de dicho intercambiador de calor interno y una entrada de dicho compresor;
el grado de sobrecalentamiento de una parte de succion del compresor se puede calcular a partir de una temperatura de saturacion del refrigerante en un punto de deteccion de dichos sextos medios de deteccion de temperatura y una temperatura de deteccion mediante dichos sextos medios de deteccion de temperatura, y
el grado de apertura de dichos medios de descompresion se puede controlar de manera que dicho grado de sobrecalentamiento se convierte en el valor objetivo.
En dicho aparato de ciclo de refrigerante mencionado previamente
se pueden proporcionar segundos medios de deteccion de presion entre la salida lateral de baja presion de dicho intercambiador de calor interior y la entrada de dicho compresor y
dicha temperatura de saturacion del refrigerante se puede calcular en base a un valor de deteccion de dichos segundos medios de deteccion de presion.
En dichos aparatos de ciclo de refrigerante quintos medios de deteccion de temperatura pueden estar dispuestos entre la entrada de dicho absorbedor de calor y la entrada lateral de baja presion de dicho intercambiador de calor interno y
dicha temperatura de saturacion del refrigerante se puede calcular en base a la temperatura de deteccion de dichos quintos medios de deteccion de temperatura.
En dicho aparato de ciclo de refrigerante se puede dar prioridad al control de dicho grado de sobrecalentamiento sobre dicha diferencia de temperatura.
En cualquiera de dichos aparatos de ciclo de refrigerante el radiador mencionado puede ser un intercambiador de calor que intercambia calor con agua.
En cualquiera de los aparatos de ciclo de refrigerante mencionados anteriormente se puede usar dioxido de carbono como un refrigerante.

Claims (7)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un aparato de ciclo de refrigerante que comprende:
    al menos un compresor (1), un radiador (2), medios de descompresion (3) que pueden cambiar un grado de apertura, un absorbedor de calor (4), un intercambiador de calor interno (5) que realiza intercambio de calor entre un refrigerante en una salida del radiador (2) y el refrigerante en una salida del absorbedor de calor (4), en el que se proporcionan primeros medios de deteccion de temperatura (30) para detectar una temperatura del refrigerante entre una salida del compresor (1) y una entrada del radiador (2) y segundos medios de deteccion de temperatura (31) para detectar la temperatura del refrigerante entre la salida del radiador (2) y una entrada lateral de alta presion del intercambiador de calor interno (5), terceros medios de deteccion de temperatura (41) para detectar una temperatura de entrada de un medio a calentar y cuartos medios de deteccion de temperatura (42) para detectar una temperatura de salida del medio a calentar, caracterizado por que
    se controla un grado de apertura de los medios de descompresion (3) de manera que una diferencia (AT1 - AT2) entre una segunda diferencia de temperatura (AT1) entre una temperatura de deteccion mediante los primeros medios de deteccion de temperatura (30) y la temperatura de deteccion mediante los cuartos medios de deteccion de temperatura (42) y una tercera diferencia de temperatura (AT2) entre la temperatura de deteccion mediante los segundos medios de deteccion de temperatura (31) y la temperatura de deteccion mediante los terceros medios de deteccion de temperatura (41) se convierte en un valor objetivo.
  2. 2. El aparato de ciclo de refrigerante de la reivindicacion 1, en el que:
    se proporciona un sexto medio de deteccion de temperatura (33) para detectar la temperatura del refrigerante entre una salida lateral de baja presion del intercambiador de calor interno (5) y una entrada del compresor (1),
    se calcula un grado de sobrecalentamiento de una parte de succion del compresor a partir de una temperatura de saturacion del refrigerante en un punto de deteccion de los sextos medios de deteccion de temperatura (33) y una temperatura de deteccion mediante los sextos medios de deteccion de temperatura (33), y el grado de apertura de los medios de descompresion (3) se controla de manera que el grado de sobrecalentamiento se convierte en el valor objetivo.
  3. 3. El aparato de ciclo de refrigerante de la reivindicacion 2, en el que un segundo medio de deteccion de presion (51) esta dispuesto entre la salida lateral de baja presion del intercambiador de calor interno (5) y la entrada del compresor (1) y la temperatura de saturacion del refrigerante se calcula en base a un valor de deteccion del segundo medio de deteccion de presion (51).
  4. 4. El aparato de ciclo de refrigerante de la reivindicacion 2, en el que el quinto medio de deteccion de temperatura (32) esta dispuesto entre la entrada del absorbedor de calor (4) y la entrada lateral de baja presion del intercambiador de calor interno (5) y la temperatura de saturacion del refrigerante se calcula en base a la temperatura de deteccion del quinto medio de deteccion de temperatura (32).
  5. 5. El aparato de ciclo de refrigerante de cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, en el que se da una prioridad a controlar el grado de sobrecalentamiento frente a la diferencia de temperatura.
  6. 6. El aparato de ciclo de refrigerante de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el radiador (2) es un intercambiador de calor que intercambia calor con agua.
  7. 7. El aparato de ciclo de refrigerante de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que se usa dioxido de carbono como un refrigerante.
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