ES2904478T3 - Dispositivo de ciclo de refrigeración y dispositivo de calentamiento de líquido que incluye aquél dispositivo - Google Patents

Abstract

Un dispositivo de ciclo de refrigeración que comprende: un circuito de refrigerante principal (10) formado por la conexión secuencial entre sí, por medio de un tubo (16), por un mecanismo de compresión (11) compuesto por un elemento rotativo de compresión, un intercambiador de calor (12) del lado de utilización para el calentamiento del medio de calentamiento del lado de utilización por el refrigerante descargado desde el elemento rotativo de compresión, un intercambiador de calor intermedio (13), un primer dispositivo de expansión (14) y por un intercambiador de calor (15) del lado de la fuente de calor; un circuito de refrigerante de derivación (20) en el que el refrigerante se ramifica a partir del tubo (16) entre el intercambiador de calor (12) del lado de utilización y el primer dispositivo de expansión (14), el refrigerante ramificado es descomprimido por un segundo dispositivo de expansión (21) y, a continuación, el refrigerante lleva a cabo un intercambio térmico, en el intercambiador de calor intermedio (13), con el primer refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante principal (10), y el refrigerante se une al refrigerante que está sobre una etapa intermedia de compresión del elemento rotativo de compresión; un termistor de entrada de refrigerante principal de intercambiador de calor intermedio (57) que detecta la temperatura del refrigerante que fluye hacia el exterior desde el intercambiador de calor (12) del lado de utilización, un termistor de salida de refrigerante principal de intercambiador de calor intermedio (58) dispuesto en el tubo (16) situado corriente abajo del intercambiador de calor intermedio (13) del circuito de refrigerante principal (10) y corriente arriba del primer dispositivo de expansión (14), un termistor de entrada de derivación de intercambiador de calor intermedio (56) corriente abajo del segundo dispositivo de expansión (21) y corriente arriba del intercambiador de calor intermedio (13) dispuesto en el circuito de refrigerante de derivación (20), un termistor de salida de derivación de intercambiador de calor intermedio (52) corriente abajo del intercambiador de calor intermedio (13) dispuesto en el circuito de refrigerante de derivación (20), un dispositivo de control (60), caracterizado porque el dispositivo de control (60) controla una apertura de válvula del segundo dispositivo de expansión (21) de manera que una diferencia de temperatura entre la temperatura de salida del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación (20) en el intercambiador de calor intermedio (13) y la temperatura de entrada del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación (20) en el intercambiador de calor intermedio resulte mayor que una diferencia de temperatura cuando el refrigerante fluye a través del intercambiador de calor intermedio (13) en un estado bifásico de gas - líquido, y de manera que una diferencia de temperatura entre la temperatura de salida del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación (20) en el intercambiador de calor intermedio (13) y la temperatura de entrada del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante principal (10) en el intercambiador de calor intermedio (13) resulte mayor que una diferencia de temperatura entre la temperatura de entrada del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación (20) en el intercambiador de calor intermedio (13) y la temperatura de salida del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante principal (10) en el intercambiador de calor intermedio (13), y la presión del refrigerante después de que es descomprimido por el segundo dispositivo de expansión (21) se mantiene en un estado en el que la presión sobrepasa una presión crítica.

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo de ciclo de refrigeración y dispositivo de calentamiento de líquido que incluye aquél dispositivo Campo técnico

La presente invención se refiere a un dispositivo de ciclo de refrigeración y a un dispositivo de calentamiento de líquido que incluye aquél dispositivo.

Técnica antecedente

Como dispositivo de ciclo de refrigeración convencional, se encuentra un ciclo de refrigeración de tipo de compresión de vapor supercrítico que incluye un compresor de dos etapas para comprimir refrigerante en dos etapas, y dos dispositivos de expansión para expandir refrigerante en dos etapas, y que utiliza dióxido de carbono como refrigerante (véase el documento de patente 1, por ejemplo).

El ciclo de refrigeración de tipo de compresión de vapor supercrítico del documento de patente 1 incluye un separador de gas - líquido. El refrigerante compuesto por una fase gaseosa en el separador de gas - líquido como ingrediente principal, es inyectado de forma intermedia dentro de un mezclador de refrigerante situado entre un circuito de inyección y un circuito de conexión intermedio del compresor de dos etapas, el refrigerante es mezclado con el refrigerante descargado desde un elemento rotativo de compresión rotativa del lado de etapa en baja, y es succionado hasta el interior de un elemento rotativo de compresión rotativa del lado de etapa en alta.

En el documento de patente 1, mediante el reglaje de una relación (relación de volumen excluido) del volumen excluido del elemento rotativo de compresión rotativo del lado de etapa en alta con respecto al volumen excluido del elemento rotativo de compresión rotativo del lado de etapa en baja igual o superior a la raíz cuadrada exponencial isoentrópica del cociente obtenido dividiendo la presión de succión del compresor de dos etapas por la presión del líquido saturado del refrigerante en un primer dispositivo de expansión, la presión descargada del elemento rotativo de compresión rotativa del lado de etapa en baja se determina como igual o inferior a la presión crítica del refrigerante.

Así mismo, existe otro dispositivo de ciclo de refrigeración convencional de este tipo que no utiliza dióxido de carbono como refrigerante y que incluye un compresor de dos etapas para comprimir el refrigerante en dos etapas y dos dispositivos de expansión para expandir el refrigerante en dos etapas (véase, por ejemplo, el documento de patente 2).

El dispositivo de refrigeración del documento de patente 2 incluye un intercambiador de calor de sobreenfriamiento y un circuito de inyección. En el circuito de inyección, es expandida una porción del refrigerante descargado desde el compresor de dos etapas, y el refrigerante es sometido a un intercambio de calor con el refrigerante descargado desde el intercambiador de calor de sobreenfriamiento y, a continuación, el refrigerante es inyectado dentro de un orificio intermedio. En el dispositivo de refrigeración, mediante la regulación de un grado diana de sobrecalentamiento de acuerdo con un grado de sobrecalentamiento de una salida del intercambiador de calor de sobreenfriamiento, es controlada una abertura de una válvula de expansión.

El documento de patente 3 se considera como la técnica antecedente más próxima y divulga un dispositivo de ciclo de refrigeración de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1, a saber un ciclo de refrigeración con un mecanismo de compresión, un radiador de calor, un primer reductor de presión, un evaporador, un segundo reductor de presión, un intercambiador de calor interno, una unidad de detección de temperatura y un dispositivo de control. El mecanismo de compresión descarga un refrigerante de alta presión en estado supercrítico, e introduce un refrigerante de presión intermedia con una presión intermedia entre una presión baja y una presión alta durante un proceso en el que un refrigerante es comprimido de la presión baja a la presión alta. La unidad de detección de temperatura detecta la temperatura de un medio de intercambio de calor que fluye hacia el interior del radiador de calor. Cuando la temperatura detectada por la unidad de detección de temperatura es superior a la temperatura crítica del refrigerante, el dispositivo de control ajusta la presión del refrigerante de alta presión de manera que cuanto más elevada sea la temperatura detectada, mayor resulte la presión del refrigerante de alta presión, y también ajusta el caudal del refrigerante de presión intermedia de manera que cuanto más alta sea la temperatura detectada, mayor resule el caudal del refrigerante de presión intermedia.

[Documentos de la técnica anterior]

[Documentos de patente]

[Documento de Patente 1] Solicitud de Patente japonesa Abierta a Inspección Pública No. 2010-071643 [Documento de Patente 2] Solicitud de Patente japonesa Abierta a Inspección Pública No. 2010-054194 [Documento de Patente 3] Solicitud de Patente alemana Abierta a Inspección Pública No. 112016004544 rSumario de la Invención!

[Problema a resolver por la invención]

De acuerdo con la configuración del documento de patente 1, sin embargo, en el ciclo de refrigeración de tipo de compresión de vapor supercrítico, cuando se incrementa en mayor medida la alta presión para obtener agua a alta temperatura, dado que la presión intermedia del refrigerante en el circuito de inyección es igual o inferior a la presión crítica, existe el problema de que aumenta la diferencia de presión entre la alta presión y la presión intermedia, y el COP del ciclo de refrigeración de tipo de compresión de vapor supercrítico se deteriora.

De acuerdo con la configuración del documento de patente 2, dado que el control se lleva a cabo en base al grado de sobrecalentamiento de la salida del intercambiador de calor de sobreenfriamiento, el reglaje no puede llevarse a cabo cuando la presión del refrigerante descargado desde el compresor de dos etapas y expandido es igual o superior a la presión crítica.

La presente invención se ha llevado a cabo para solventar los problemas, y constituye un objeto de la invención proporcionar un dispositivo de ciclo de refrigeración y un dispositivo de calentamiento de líquido que incluya aquél dispositivo, los cuales no deterioren el COP ejecutando adecuadamente el reglaje incluso cuando se incremente en mayor medida la alta presión.

[Medio para resolver el problema]

Para resolver los problemas tradicionales, la presente invención proporciona un dispositivo de ciclo de refrigeración de acuerdo con lo definido en la reivindicación adjunta 1.

De acuerdo con ello, incluso si la presión del refrigerante, después de que es descomprimido por el segundo dispositivo de expansión, sobrepasa la presión crítica, puede hacerse mayor una diferencia de entalpía entre el refrigerante de una salida y el refrigerante de una entrada del intercambiador de calor intermedio que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación, y es posible incrementar un caudal del refrigerante que fluye a través del intercambiador de calor intermedio del circuito de refrigerante de derivación. Por tanto, es posible proporcionar un dispositivo de ciclo de refrigeración que consiga un elevado COP.

[Efecto de la invención]

De acuerdo con la presente invención, es posible proporcionar un dispositivo de ciclo de refrigeración y un dispositivo de calentamiento de líquido que incluya aquél dispositivo, los cuales no deterioren el COP mediante la realización apropiada del reglaje incluso cuando se produzca un incremento de la presión.

rBreve descripción de los dibujos!

La Fig. 1 es un diagrama de bloques de un dispositivo de calentamiento de líquido de una primera forma de realización de la presente invención;

la Fig. 2(a) es un diagrama de presión - entalpía (diagrama P - h) cuando la presión intermedia de un dispositivo de ciclo de refrigeración de la primera forma de realización de la invención es inferior a la presión crítica, y la Fig. 2(b) es un diagrama de presión - entalpía (diagrama P - h) cuando la presión intermedia del dispositivo de ciclo de refrigeración es superior a la presión crítica;

la Fig. 3 es un diagrama que muestra una relación de temperaturas entre el refrigerante de un circuito de refrigerante principal y el refrigerante de un circuito de refrigerante de derivación que fluye a través de un intercambiador de calor intermedio del dispositivo de ciclo de refrigeración de la primera forma de realización de la invención;

la Fig. 4(a) es un diagrama que muestra una relación entre la ATM y una cantidad de circulación de refrigerante del circuito de refrigerante de derivación que fluye a través de un intercambiador de calor intermedio de la primera forma de realización de la invención, la Fig. 4(b) es un diagrama que muestra una relación entre un intercambiador de calor del intercambiador de calor intermedio y una cantidad de circulación de refrigerante del circuito de refrigerante del intercambiador de calor intermedio, y la Fig. 4(c) es un diagrama que muestra una relación entre la AT que es una diferencia de temperatura entre la ATH y ATL, y una cantidad de circulación de refrigerante del circuito de refrigerante de derivación que fluye a través del intercambiador de calor intermedio; y

la Fig. 5 es un diagrama de presión - entalpía (diagrama P - h) del dispositivo de ciclo de refrigeración cuando la temperatura de entrada del medio del lado de utilización de un intercambiador de calor del lado de utilización es modificado en el dispositivo de calentamiento de líquido de la primera forma de realización de la invención.

rModo de llevar a cabo la invención!

Un primer aspecto de la presente invención proporciona un dispositivo de ciclo de refrigeración según se define en la reivindicación adjunta 1.

De acuerdo con ello, incluso cuando la presión del refrigerante, después de que es descomprimido por el segundo dispositivo de expansión, sobrepasa la presión crítica, puede incrementarse una diferencia de entalpía entre el refrigerante de la salida y el refrigerante de la entrada del intercambiador de calor intermedio que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación, y es posible incrementar el caudal del refrigerante que fluye a través del intercambiador de calor intermedio del circuito de refrigerante de derivación. Por tanto, es posible proporcionar un dispositivo de ciclo de refrigeración que lleve a cabo un elevado COP.

De acuerdo con una primera forma de realización de la invención, el dispositivo de control controla la apertura de válvula del segundo dispositivo de expansión, de manera que aumente la diferencia de temperatura entre la temperatura externa del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación en el intercambiador de calor intermedio y la temperatura de entrada del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación en el intercambiador de calor intermedio, cuando la presión del refrigerante, después de que es comprimido por el segundo dispositivo de expansión aumenta.

Con esta configuración, la temperatura de entrada del medio de calentamiento del lado de utilización hacia el intercambiador de calor del lado de utilización, la temperatura de salida del medio de calentamiento del lado de utilización a partir del intercambiador de calor del lado de utilización, y el medio (aire) de calentamiento del lado de la fuente de calor hacia el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor, aumentan. De acuerdo con ello, la presión del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación en el intercambiador de calor intermedio también aumenta. Sin embargo, para fijar la diferencia de entalpía requerida en este momento, el dispositivo de control controla la apertura de la válvula del segundo dispositivo de expansión, de manera que cuanto más alta sea la presión del refrigerante, después de que es descomprimido por el segundo dispositivo de expansión, mayor sea la diferencia de temperatura entre la temperatura de salida del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación en el intercambiador de calor intermedio y la temperatura de entrada del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante en el intercambiador de calor intermedio. Por tanto, dado que puede fijarse la diferencia de entalpía entre el refrigerante de la salida y el refrigerante de entrada en el intercambiador de calor intermedio que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación, incluso si se eleva la presión intermedia, es posible proporcionar un dispositivo de ciclo de refrigeración que consiga un elevado COP.

De acuerdo con una segunda forma de realización de la invención, el dispositivo de control determina si la presión del refrigerante, después de que es descomprimido por el dispositivo de expansión, es igual o superior a la presión crítica procedente de un valor de presión del refrigerante descargado desde el mecanismo de compresión, a partir de la temperatura de salida del refrigerante en el intercambiador de calor del lado de utilización, y a partir de la temperatura de entrada del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación en el intercambiador de calor intermedio.

De acuerdo con ello, incluso si no se dispone de un dispositivo de detección de presión es posible determinar si la presión del refrigerante, después de que es descomprimido por el segundo dispositivo de expansión, es igual o superior a la presión crítica. Por tanto, es posible proporcionar un dispositivo de ciclo de refrigeración susceptible de reducir los costes.

De acuerdo con una tercera forma de realización de la invención, el refrigerante es dióxido de carbono.

De acuerdo con ello, en el intercambiador de calor del lado de utilización, cuando el medio de calentamiento del lado de utilización es calentado por el refrigerante, es posible elevar la temperatura del medio de calentamiento del lado de utilización.

En un segundo aspecto, la invención proporciona además un dispositivo de calentamiento de líquido según se define en la reivindicación adjunta 5.

De acuerdo con ello, es posible proporcionar un dispositivo de calentamiento de líquido capaz de utilizar el medio de calentamiento del lado de utilización de alta temperatura sin deteriorar el COP del dispositivo de ciclo de refrigeración.

De acuerdo con una forma de realización de la invención, especialmente en el segundo aspecto, el dispositivo de calentamiento de líquido incluye además: un termistor de temperatura de salida de medio de calentamiento para detectar la temperatura del medio de calentamiento del lado de utilización que fluye hacia fuera desde el intercambiador de calor del lado de utilización; y un termistor de temperatura de entrada de medio de calentamiento para detectar la temperatura del medio de calentamiento del lado de utilización que fluye hacia el interior del intercambiador de calor intermedio del lado de utilización, en el que el dispositivo de control acciona el dispositivo de transferencia, de manera que la temperatura detectada del termistor de temperatura de salida de medio de calentamiento resulte igual a la temperatura diana, y el dispositivo de control controla la apertura de válvula del segundo dispositivo de expansión, de manera que, cuando la temperatura detectada del termistor de temperatura de entrada de medio de calentamiento sobrepase la primera temperatura predeterminada, resulte mayor la diferencia de temperatura entre la temperatura de salida del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación en el intercambiador de calor intermedio y la temperatura de entrada del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación en el intercambiador de calor intermedio que la diferencia de temperatura cuando el refrigerante fluye a través del intercambiador de calor intermedio en el estado bifásico de gas -.líquido, y de manera que resulte mayor la diferencia de temperatura entre la temperatura de salida del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación en el intercambiador de calor intermedio y la temperatura de entrada del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante principal en el intercambiador de calor intermedio que la diferencia de temperatura entre la temperatura de entrada del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación en el intercambiador de calor intermedio y la temperatura de salida del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante principal en el intercambiador de calor intermedio.

De acuerdo con ello, es posible proporcionar un dispositivo de calentamiento de líquido capaz de almacenar agua a alta temperatura en un tanque de almacenaje de agua caliente, por ejemplo, sin deteriorar el COP también cuando se iproduzca un incremento adicional de la alta presión del dispositivo del ciclo de refrigeración.

De acuerdo con una forma de realización de la invención, especialmente en el segundo aspecto, el dispositivo de calentamiento de líquido incluye además: un termistor de temperatura de salida de medio de calentamiento para detectar la temperatura del medio de calentamiento del lado de utilización que fluye hacia fuera del intercambiador de calor del lado de utilización; y un termistor de temperatura de entrada de medio de calentamiento para detectar la temperatura del medio de calentamiento del lado de utilización que fluye por el interior del intercambiador de calor del lado de utilización, en el que el dispositivo de control acciona el dispositivo de transferencia, de manera que resulte igual una diferencia de temperatura entre la temperatura detectada del termistor de temperatura de salida del medio de calentamiento y la temperatura detectada del termistor de temperatura de entrada del medio de calentamiento a una diferencia de temperatura diana, y el dispositivo de control controla la apertura de válvula del segundo dispositivo de expansión, de manera que, cuando la temperatura detectada del termistor de temperatura de salida del medio de calentamiento sobrepase la segunda temperatura predeterminada, resulte mayor la diferencia de temperatura entre la temperatura de salida del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación en el intercambiador de calor intermedio y la temperatura de entrada del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación en el intercambiador de calor intermedio que la diferencia de temperatura cuando el refrigerante fluye a través del intercambiador de calor intermedio en el estado bifásico de gas - líquido, y de manera que resulte mayor la diferencia de temperatura entre la temperatura de salida del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación en el intercambiador de calor intermedio y la temperatura de entrada del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante principal en el intercambiador de calor intermedio que la diferencia de temperatura entre la temperatura de entrada del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante principal en el intercambiador de calor intermedio y la temperatura de salida del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante principal en el intercambiador de calor intermedio.

De acuerdo con ello, es posible proporcionar un dispositivo de calentamiento de líquido que caliente una habitación utilizando agua a alta temperatura, sin deteriorar el COP, también cuando se produzca un incremento adicional de la alta presión del dispositivo del ciclo de refrigeración.

De acuerdo con una forma de realización de la invención, especialmente en el segundo aspecto o en cualquiera de sus formas de realización, el dispositivo de control determina si la presión del refrigerante, después de que es descomprimido por el segundo dispositivo de expansión, es igual o superior a la presión crítica procedente de un valor de presión del refrigerante descargado desde el mecanismo de compresión, a partir de la temperatura del medio de calentamiento del lado de utilización que fluye hacia el interior del intercambiador de calor del lado de utilización, y a partir de la temperatura de entrada del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación por el interior del intercambiador de calor intermedio.

De acuerdo con ello, incluso si no se dispone de un dispositivo de detección de presión, dado que es posible determinar si la presión del refrigerante, después de que es descomprimido por el segundo dispositivo de expansión es igual o superior a la presión crítica, es posible proporcionar un dispositivo de ciclo de refrigeración que reduzca los costes.

De acuerdo con una forma de realización de la invención, especialmente en el segundo aspecto de cualquiera de sus formas de realización, el medio de calentamiento del lado de utilización es agua o un líquido anticongelante. De acuerdo con ello, el agua a alta temperatura puede ser almacenada en un tanque de almacenaje de agua caliente, por ejemplo, sin deteriorar el c Op , y es posible proporcionar un dispositivo de calentamiento de líquido para calentar una habitación utilizando agua a alta temperatura.

A continuación se describirá, con referencia a los dibujos, una forma de realización de la presente invención. La invención no está limitada a la forma de realización.

(Primera forma de realización)

La Fig. 1 es un diagrama de bloques de un dispositivo de calentamiento de líquido de una primera forma de realización de la presente invención. El dispositivo de calentamiento de líquido está compuesto por un dispositivo de ciclo de refrigeración que es un ciclo de refrigeración de tipo de compresión de presión supercrítico y por un circuito de medio de calentamiento 30 del lado de utilización. El dispositivo de ciclo de refrigeración está compuesto por un circuito de refrigerante principal 10 y un circuito de refrigerante de derivación 20.

El circuito de refrigerante principal 10 está constituido por la conexión secuencial mutua, por medio de un tubo 16, por un mecanismo de compresión 11 para comprimir refrigerante, un intercambiador de calor 12 del lado de utilización que es un radiador, por un intercambiador de calor intermedio 13, por un primer dispositivo de expansión 14 y por un intercambiador de calor 15 del lado de la fuente de calor que es un evaporador. Como refrigerante se utiliza dióxido de carbono (CO2).

Como refrigerante, es óptima la utilización de dióxido de carbono, pero también es posible utilizar un refrigerante de mezcla no azeotrópica, por ejemplo el R407C, un refrigerante de mezcla pseudoazeotropica, por ejemplo el R410A y un solo refrigerante como el R32.

El mecanismo de compresión 11 está compuesto por un elemento rotativo de compresión 11a del lado de etapa en baja y por un elemento rotativo de compresión 11b del lado de etapa en alta. El intercambiador de calor 12 del lado de utilización calienta el medio de calentamiento del lado de utilización mediante el refrigerante descargado desde el elemento rotativo de compresión 11b del lado de etapa en alta.

Una relación de volúmenes del elemento rotativo de compresión 11a del lado de etapa en baja y del elemento rotativo de compresión 11b del lado de etapa en alta que constituyen el mecanismo de compresión 11, es constante, los elementos rotativos 11a, 11b utilizan un eje de accionamiento común (no mostrado), y están compuestos por un compresor situado dentro de un recipiente.

Se describirá la forma de realización utilizando el mecanismo de compresión de dos etapas 11, en el que el elemento rotativo de compresión está compuesto por el elemento rotativo de compresión 11a del lado de etapa en baja y el elemento rotativo de compresión 11b del lado de etapa en alta, pero el elemento rotativo de compresión puede no estar dividido en el elemento rotativo de compresión 11a del lado de etapa en baja y por el elemento rotativo de compresión 11b del lado de etapa en alta, y la invención puede aplicarse también en un único elemento rotativo de compresión.

En esta forma de realización, cuando el mecanismo de compresión 11 es el único elemento rotativo de compresión, la invención se puede aplicar en base a dicha configuración en la que el refrigerante procedente del circuito de refrigerante de derivación 20 se une con el refrigerante en una posición en la que el elemento rotativo de compresión está sobre una etapa intermedia de compresión, un elemento rotativo de compresión en una posición en la que el refrigerante procedente del circuito de refrigerante de derivación 20 se une con el elemento rotativo de compresión 11a del lado de etapa en baja, y un elemento rotativo de compresión después de la posición en la que el refrigerante procedente del circuito de refrigerante de derivación 20 se une con el elemento rotativo de compresión 11b del lado de etapa en alta.

El mecanismo de compresión de dos etapas 11 puede estar compuesto por dos compresores en los que el elemento rotativo de compresión 11a del lado de etapa en baja y el elemento rotativo de compresión 11b del lado de etapa en alta sean independientes entre sí.

El circuito de refrigerante de derivación 20 se ramifica a partir de un tubo 16 que se extiende a partir del intercambiador de calor 12 del lado de utilización hasta el primer dispositivo de expansión 14, y el circuito de refrigerante de derivación 20 está conectado al tubo 16 entre el elemento rotativo de compresión 11a del lado de etapa en baja y el elemento rotativo de compresión 11b del lado de tapa en alta.

El circuito de refrigerante de derivación 20 está provisto de un segundo dispositivo de expansión 21. Una porción del refrigerante de alta presión, después de que pasa a través del intercambiador de calor 12 del lado de utilización, o de una porción del refrigerante de alta presión, después de que pasa a través del intercambiador de calor intermedio 13 es descomprimida por el segundo dispositivo de expansión 21, y se convierte en el refrigerante de presión intermedia. A continuación, el refrigerante de presión intermedia efectúa un intercambio de calor con el refrigerante de alta presión que fluye a través del circuito de refrigerante principal 10 dentro del intercambiador de calor intermedio 13, y se une con el refrigerante entre el elemento rotativo de compresión 11a del lado de etapa en baja y el elemento rotativo de compresión 11b del lado de etapa en alta.

El circuito de medio de calentamiento 30 del lado de utilización está constituido por la conexión secuencial entre sí, por medio de un tubo de medio de calentamiento 33, por el intercambiador de calor 12 del lado de utilización, por el dispositivo de transferencia 31 que es una bomba de transferencia y por un terminal de calentamiento 32a. Como medio de calentamiento del lado de utilización, se utiliza agua o líquido anticongelante.

El circuito de medio de calentamiento 30 del lado de utilización de esta forma de realización incluye el terminal de calentamiento 32a y un tanque de almacenaje de agua caliente 32b en paralelo. Mediante la conmutación entre una primera válvula de conmutación 34 y una segunda válvula de conmutación 35, se hace circular el medio de calentamiento del lado de utilización a través del terminal de calentamiento 32a o del tanque de almacenaje de agua caliente 32b. Solo es necesario que el circuito de medio de calentamiento 30 del lado de utilización incluya o bien el terminal de calentamiento 32a o bien el tanque de almacenaje de agua caliente 32b.

El agua a alta temperatura obtenida mediante el intercambiador de calor 12 del lado de utilización irradia calor por el terminal de calentamiento 32a y es utilizada para calentar una habitación, y el agua a baja temperatura que irradia calor mediante el terminal de calentamiento 32a, es así mismo calentada por el intercambiador de calor 12 del lado de utilización.

El agua a alta temperatura obtenida por el intercambiador de calor 12 del lado de utilización es introducida en el tanque de almacenaje de agua caliente 32b desde una porción superior del tanque de almacenaje de agua caliente 32b, y el agua a baja temperatura es extraída de la porción inferior del tanque de almacenaje de agua caliente 32b y calentada por el intercambiador de calor 12 del lado de utilización.

Un intercambiador de calor de suministro de agua caliente 42 está situado en el tanque de almacenaje de agua caliente 32b, y determina el intercambio térmico mutuo entre el agua suministrada desde un suministro de agua 43 y el agua a alta temperatura del tanque de almacenaje de agua caliente 32b. Esto es, cuando se abre el obturador de suministro de agua caliente 41, el agua es suministrada desde el tubo de suministro de agua 43 hasta el intercambiador de calor de suministro de agua caliente 42, el agua es calentada por el intercambiador de calor de suministro de agua caliente 42 y regulada a una temperatura predeterminada por el obturador de suministro de agua caliente del obturador de suministro de agua caliente 41, y el agua caliente es suministrada desde el obturador de suministro de agua caliente de obturador de suministro de agua caliente 41.

El agua es suministrada desde el tubo de suministro de agua 43, y calentada por el intercambiador de calor de suministro de agua caliente 42. El agua suministrada desde el obturador de suministro de agua caliente de obturador de suministro de agua caliente 41 y el agua a alta temperatura del tanque de almacenaje de agua caliente 32 son indirectamente calentadas para que no se mezclen entre sí.

El intercambiador de calor de suministro de agua caliente 42 es un intercambiador de calor de agua que utiliza un tubo de cobre o un tubo de acero inoxidable como tubo de transferencia de calor. Como se muestra en la Fig. 1, el obturador de suministro de agua caliente 41 y el tubo de suministro de agua 43 que se extienden desde la fuente de suministro de agua (conducción de agua) están conectados al intercambiador de calor de suministro de agua caliente 42. El tubo de suministro de agua 43 introduce agua a temperatura normal en un extremo inferior del intercambiador de calor de suministro de agua caliente 42, esto es, en un emplazamiento inferior del tanque de almacenaje de agua caliente 32b.

El agua a temperatura normal que entra en el intercambiador de calor de suministro de agua caliente 42 desde el tubo de suministro de agua 43 se desplaza de abajo arriba por dentro del tanque de almacenaje de agua caliente 32b, aspira el calor procedente del agua a alta temperatura del tanque de almacenaje de agua caliente 32b, y se convierte en agua a alta temperatura, y es suministrada a partir obturador de suministro de agua caliente 41.

Para medir la temperatura del agua caliente en una pluralidad de emplazamientos en alturas diferentes, el tanque de almacenaje de agua caliente 32b está provisto de un primer termistor de temperatura de tanque de almacenaje de agua caliente 55a, de un segundo termistor de temperatura de tanque de almacenaje de agua caliente 55b y de un tercer termistor de temperatura de almacenaje de agua caliente 55c.

El agua a temperatura normal que fluye hacia el interior del intercambiador de calor de suministro de agua caliente 42 desde el tubo de suministro de agua 43 aspira el calor del agua a alta temperatura del tanque de almacenaje de agua caliente 32b al tiempo que se desplaza de abajo arriba por dentro del tanque de almacenaje de agua caliente 32b. Por tanto, la temperatura de una porción superior de agua caliente del tanque de almacenaje de agua caliente 32b resulta naturalmente elevada y resulta naturalmente baja la temperatura de una porción inferior de dicho tanque. Un tubo 16 del lado de descarga del elemento rotativo de compresión 11b del lado de etapa en alta del circuito de refrigerante principal 10 está provisto de un dispositivo de detección de alta presión 51. El dispositivo de detección de alta presión 51 está dispuesto en el circuito de refrigerante principal 10 entre un lado de descarga del elemento rotativo de compresión 11b del lado de etapa en alta y un lado corriente abajo del primer dispositivo de expansión 14. Solo es necesario que el dispositivo de detección de alta presión 51 pueda detectar la presión del refrigerante de alta presión del circuito de refrigerante principal 10.

El tubo 16 del lado de descarga situado corriente abajo del intercambiador de calor 12 del lado de utilización del circuito de refrigerante principal 10 y corriente arriba del intercambiador de calor intermedio 13 está provisto de un termistor de entrada de refrigerante principal de intercambiador de calor intermedio 57. El termistor de entrada de refrigerante principal de intercambiador de calor intermedio 57 detecta la temperatura del refrigerante que fluye hacia el interior del intercambiador de calor 52 del lado de utilización. El tubo 16 situado corriente abajo del intercambiador de calor intermedio 13 del circuito de refrigerante principal 10 y corriente arriba del primer dispositivo de expansión 14 está provisto de un termistor de salida de refrigerante principal de intercambiador de calor intermedio 58.

El circuito de refrigerante de derivación 20 está provisto de un termistor de entrada de derivación de intercambiador de calor intermedio 56 corriente abajo del segundo dispositivo de expansión 21 y corriente arriba del intercambiador de calor intermedio 13. Así mismo, el circuito de refrigerante de derivación 20 está provisto de un termistor de salida de derivación de intercambiador de calor intermedio 52 corriente abajo del intercambiador de calor intermedio 31. El circuito de medio de calentamiento 30 del lado de utilización está provisto de un termistor de temperatura de salida 53 del medio de calentamiento para detectar la temperatura del medio de calentamiento del lado de utilización que fluye hacia el exterior desde el intercambiador de calor 12 del lado de utilización y un termistor de temperatura de entrada 54 del medio de calentamiento para detectar la temperatura del medio de calentamiento del lado de utilización que fluye hacia el interior del intercambiador de calor 12 del lado de utilización.

Un dispositivo de control 60 controla las frecuencias de funcionamiento del elemento rotativo de compresión 11a del lado de etapa en baja y del elemento rotativo de compresión 11b del lado de etapa en alta , de las aberturas de válvula del primer dispositivo de expansión 14 y del segundo dispositivo de expansión 21, y una cantidad de transferencia del medio de calentamiento del lado de utilización por parte del dispositivo de transferencia 31. El dispositivo de control 60 controla estos elementos mediante la presión detectada por el dispositivo de detección de presión - alta presión 51, de la presión intermedia calculada, la diferencia de temperatura (ATM) entre la temperatura detectada del termistor de salida de derivación de intercambiador de calor intermedio 52 y la temperatura detectada del termistor de entrada de derivación de intercambiador de calor intermedio 56, una diferencia de temperatura (ATH) entre la temperatura detectada del termistor de salida de derivación de intercambiador de calor intermedio 52 y la temperatura detectada del termistor de entrada de refrigerante principal de intercambiador de calor intermedio 57, una diferencia de temperatura (ATL) entre la temperatura detectada del termistor de entrada de derivación de intercambiador de calor intermedio 56 y la temperatura detectada del termistor de salida de refrigerante principal del intercambiador de calor intermedio 58, la temperatura detectada del termistor de temperatura de salida 53 del medio de calentamiento y la temperatura detectada del termistor de temperatura de entrada 54 del medio de calentamiento. A continuación se describirá un procedimiento, por parte del dispositivo de control 60, para calcular la presión (presión intermedia) del refrigerante después de ser comprimido por el segundo dispositivo de expansión 21 dentro del circuito de refrigerante de derivación 20.

Las Figs. 2 son diagramas de presión - entalpia (diagrama P - h) bajo condiciones ideales relativas al dispositivo de ciclo de refrigeración de este tipo de realización, en los que la Fig. 2(a) muestra un supuesto en el que la presión alta es inferior a una presión predeterminada y la Fig. 2(b) muestra un supuesto en el que la presión alta es igual o superior a la presión predeterminada.

Los puntos a a e y los puntos A y B de las Figs. 2 se corresponden con los puntos del dispositivo del ciclo de refrigeración mostrado en la Fig. 1.

En primer lugar, el refrigerante de alta presión (punto a) descargado desde el elemento rotativo de compresión 11b del lado de etapa en alta irradia calor dentro del intercambiador de calor 12 del lado de utilización y, a continuación, el refrigerante se ramifica desde el circuito de refrigerante principal 10 en una rama de refrigerante A, el refrigerante es descomprimido hasta la presión intermedia por el segundo dispositivo de expansión 21 y se convierte en el refrigerante de presión intermedia (punto e), e intercambia calor mediante el intercambiador de calor intermedio 13. El refrigerante de alta presión que fluye a través del circuito de refrigerante principal 10, después de que irradia calor en el intercambiador de calor 12 del lado de utilización, es enfriado por el refrigerante de presión intermedia (punto e) que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación 20 y el refrigerante de alta presión es descomprimido por el primer dispositivo de expansión 14 en un estado en el que se reduce la entalpia (punto b).

De acuerdo con ello, después de que el refrigerante es descomprimido en el primer dispositivo de expansión 14, la entalpia de refrigerante del refrigerante (punto c) que fluye hacia el interior del intercambiador de calor 15 del lado de la fuente de calor también se reduce. Una fracción de sequedad de refrigerante (la relación en peso ocupada por el componente en fase gaseosa con respecto al entero refrigerante) cuando el refrigerante fluye hacia el interior del intercambiador de calor 15 del lado de la fuente de calor, se reduce, y el componente líquido del refrigerante se incrementa. Por tanto, esto contribuye a la evaporación del intercambiador de calor 15 del lado de la fuente de calor, a que se incremente una relación del refrigerante, se incremente una cantidad de absorción de calor procedente del aire exterior, y a que el refrigerante retorne a un lado de succión (punto d) del elemento rotativo de compresión 11a del lado de etapa en baja .

Por otro lado, el refrigerante de una cantidad correspondiente al componente en fase gaseosa que no contribuye a la evaporación en el intercambiador de calor 15 del lado de la fuente de calor se deriva hacia el circuito de refrigerante de derivación 20 y se convierte en refrigerante de presión intermedia (punto e), el refrigerante es calentado por el refrigerante de alta presión que fluye a través del circuito de refrigerante principal 10 en el intercambiador de calor intermedio 13, y el refrigerante alcanza una interconexión de refrigerante B situada entre el elemento rotativo de compresión 11a del lado de etapa en baja y el elemento rotativo de compresión 11b del lado de etapa en alta en un estado en el que se incrementa la entalpia del refrigerante.

Por tanto, sobre el lado de succión (punto B) del elemento rotativo de compresión 11b del lado de etapa en alta , dado que la presión del refrigerante es superior al lado de succión (punto d) del elemento rotativo de compresión 11a del lado de etapa en baja , la densidad del refrigerante también es mayor, y es succionado el refrigerante que se une con el refrigerante descargado desde el elemento rotativo de compresión 11a del lado de etapa en baja, el refrigerante resulta comprimido aún más por el elemento rotativo de compresión 11b del lado de etapa en alta y es descargado. Así, se incrementa en gran medida un caudal del refrigerante que fluye hasta el interior del intercambiador de calor 12 del lado de utilización, y se potencia en gran medida la capacidad de calentar el agua que es el medio de calentamiento del lado de utilización.

Si la presión descargada del elemento rotativo de compresión 11b del lado de etapa en alta se eleva y sobrepasa un valor predeterminado, el dispositivo de control 60 comienza a controlar la apertura de la válvula del segundo dispositivo de expansión 21, de manera que la presión del refrigerante después de que sea descomprimido por el segundo dispositivo de expansión 21 sobrepase la presión crítica.

Más concretamente, cuando el dispositivo de control 60 determina que la presión detectada del dispositivo de detección de presión - alta presión 51 se eleva y sobrepasa un primer valor de presión alta predeterminado, si la presión intermedia es igual o inferior a la presión crítica, el dispositivo de control 60 comienza la operación de incremento de la apertura de la válvula del segundo dispositivo de expansión 21 para que la presión intermedia sobrepase la presión crítica.

Como se muestra en la Fig. 2(b), el dispositivo de control 60 acciona el segundo dispositivo de expansión 21 para incrementar la apertura de su válvula, eleva las frecuencias operativas del elemento rotativo de compresión 11a del lado de etapa en baja y del elemento rotativo de compresión 11b del lado de etapa en alta , incrementa una cantidad de circulación del refrigerante que fluye entre el intercambiador de calor 12 del lado de utilización y del circuito de refrigerante de derivación 20, y sitúa la presión detectada procedente del dispositivo de detección de presión - alta presión 51 hasta un segundo valor de alta presión predeterminado que es un valor diana de alta presión. El segundo valor de alta presión predeterminado es superior al primer valor de alta presión predeterminado. Esto es, incrementado la apertura de la válvula del segundo dispositivo de expansión 21, puede incrementarse un caudal de refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación 20. Por tanto, la presión de succión del elemento rotativo de compresión 11b del lado de etapa en alta se puede mantener en un estado en el que la presión de succión sobrepase la presión crítica que es un valor de presión intermedio predeterminado. De acuerdo con ello, la presión de succión del elemento rotativo de compresión 11b del lado de etapa en alta , esto es, la presión (presión intermedia) del refrigerante después de que es descomprimido por el segundo dispositivo de expansión 21, se puede mantener en un estado en el que la presión sobrepase la presión crítica que es el valor de presión intermedio predeterminado, pudiendo también potenciarse la capacidad de calentamiento del refrigerante en el intercambiador de calor 12 del lado de utilización.

El mecanismo de compresión 11 puede estar compuesto por dos compresores, en el que el elemento rotativo de compresión 11a del lado de etapa en baja y el elemento rotativo de compresión 11b del lado de etapa en alta son independientes entre sí, y solo es necesario elevar la frecuencia operativa de al menos el elemento rotativo de compresión 11b del lado de etapa en alta .

A continuación, se describirá un procedimiento, mediante el dispositivo de control 60, para calcular la presión (presión intermedia) del refrigerante después de que es descomprimido por el segundo dispositivo de expansión 21 dentro del circuito de refrigerante de derivación 20.

El diagrama de presión - entalpía (diagrama P - h), según se muestra en las Figs. 2, se almacena en el dispositivo de control 60.

Durante un tiempo predeterminado, la presión del lado de la presión en alta (presión descargada del elemento rotativo de compresión 11b del lado de etapa en alta ) es detectada por el dispositivo de detección de presión - alta presión 51, la temperatura de salida (punto A) del refrigerante del intercambiador de calor 12 del lado de utilización, es detectada por el termistor de entrada de refrigerante principal de intercambiador de calor intermedio 57 y la temperatura de entrada (punto e) del refrigerante del circuito de refrigerante de derivación 20 del intercambiador de calor intermedio 13 es detectada por el termistor de entrada de derivación de intercambiador de calor intermedio 56. Con arreglo a una situación ideal en la que las entalpías en los puntos A y e son sustancialmente los mismos valores, el dispositivo de control 60 calcula la presión y la entalpía en el punto e calculando de esta manera un valor de presión (presión intermedia) del refrigerante después de que es descomprimido por el segundo dispositivo de expansión 21 y es posible determinar si la presión es igual o superior a la presión crítica en base al valor calculado. También es posible utilizar la temperatura detectada del termistor de temperatura de entrada de medio de calentamiento 54 en lugar de la temperatura detectada del termistor de entrada de refrigerante principal de intercambiador de calor intermedio 57, porque estos valores son sustancialmente iguales entre sí.

Esto es, es posible determinar que la presión (presión intermedia) del refrigerante después de que es descomprimido por el segundo dispositivo de expansión 21 es igual o superior a la presión crítica procedente de la presión descargada del elemento rotativo de compresión 11b del lado de etapa en alta , la temperatura de entrada (punto e) del refrigerante del circuito de refrigerante de derivación 20 del intercambiador de calor intermedio 13, y la temperatura del medio de calentamiento del lado de utilización que fluye hacia el interior del intercambiador de calor 12 del lado de utilización.

De acuerdo con ello, es posible determinar si se mantiene un estado en el que la presión (presión intermedia) del refrigerante, después de que es descomprimido por el segundo dispositivo de expansión 21, sobrepasa la presión crítica.

En esta forma de realización, el dispositivo de control 60 controla la apertura de la válvula del segundo dispositivo de expansión 21 de manera que se mantenga un estado en el que la presión de succión pf del elemento rotativo de compresión 11b del lado de etapa en alta , esto es, la presión (presión intermedia) del refrigerante después de que es descomprimido por el segundo dispositivo de expansión 21 sobrepasa la presión crítica, y de manera que se eleve al máximo una cantidad de intercambio de calor entre el refrigerante del circuito de refrigerante de derivación 20 y el refrigerante del circuito de refrigerante principal 10 en el intercambiador de calor intermedio 13.

La razón es que, cuando se eleva al valor máximo la cantidad de intercambio de calor en el intercambiador de calor intermedio 13, dado que se reduce la entalpía en el punto b en la Fig. 2(b), la entalpía en el punto c también se reduce y, por tanto, se reduce la fracción de sequedad de refrigerante en el intercambiador de calor 15 del lado de la fuente de calor, se incrementa una cantidad de absorción de calor y, de esta manera, se puede potenciar al máximo el COP.

A continuación se describe un procedimiento de control específico de la apertura de la válvula. La Fig. 3 muestra una relación entre el refrigerante del circuito de refrigerante principal 10 y la temperatura del refrigerante del circuito de refrigerante de derivación 20 los cuales fluyen a través del intercambiador de calor intermedio 13.

En la Fig. 3, el dispositivo de control 60 controla la apertura de la válvula del segundo dispositivo de expansión 21 en base a la diferencia de temperatura (ATM) entre la temperatura detectada (punto B) del termistor de salida de derivación de intercambiador de calor intermedio 52 y la temperatura detectada (e) del termistor de entrada de derivación de intercambiador de calor intermedio 56, una diferencia de temperatura ( ATH) entre la temperatura detectada (punto B) del termistor de salida de derivación de intercambiador de calor intermedio 52 y la temperatura detectada (punto A) del termistor de entrada de refrigerante principal de intercambiador de calor intermedio, y una diferencia de temperatura (ATL) entre la temperatura detectada (e) del termistor de entrada de derivación de intercambiador de calor intermedio 56 y la temperatura detectada (b) del termistor de salida de refrigerante principal de intercambiador de calor intermedio 58.

La Fig. 4(a) es un diagrama que muestra una relación entre ATM y una cantidad de circulación de refrigerante del circuito de refrigerante de derivación 20 que fluye a través del intercambiador de calor intermedio 13. La Fig. 4(b) es un diagrama que muestra una relación entre una cantidad de intercambio de calor del intercambiador de calor intermedio 13 y una cantidad de circulación de refrigerante del circuito de refrigerante de derivación 20 que fluye a través del intercambiador de calor intermedio 13. La Fig. 4(c) es un diagrama que muestra una relación entre ATH, ATL y una cantidad de circulación de refrigerante del circuito de refrigerante de derivación 20 que fluye a través del intercambiador de calor intermedio 13.

En primer lugar, en la Fig. 4(a) una línea continua muestra una variación cuando la presión intermedia es supercrítica, y una línea de puntos muestra una variación cuando la presión intermedia es un área bifásica de gas -líquido.

Cuando una cantidad de circulación del refrigerante de derivación que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación 20 es pequeña, dado que una cantidad de circulación de refrigerante del circuito de refrigerante principal 10 es mayor que una cantidad de circulación del refrigerante de derivación que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación 20, el refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación 20 es suficientemente calentado, se eleva fácilmente la temperatura de salida (punto b) del refrigerante del circuito de refrigerante de derivación 20 del intercambiador de calor intermedio 13, y la ATM aumenta.

Por otro lado, cuando la cantidad de circulación del refrigerante de derivación se incrementa, se reduce una diferencia de caudal entre una cantidad de circulación del refrigerante de derivación que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación 20 y disminuye una cantidad de circulación del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante principal 10. Por tanto, la elevación de temperatura de la temperatura de salida (punto B) del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación 20 en el intercambiador de calor intermedio 13, queda suprimida, y se reduce la ATM.

Esto es, cuando la presión intermedia está en el área bifásica de gas - líquido, si una cantidad de circulación del refrigerante de derivación sobrepasa una cantidad determinada, el componente líquido que ocupa el refrigerante se incrementa, el calor obtenido por el intercambio térmico con respecto al refrigerante que circula a través del circuito de refrigerante principal 10 se convierte en calor latente, y la temperatura del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación 20 no se eleva. Por tanto, la ^a T^m se reduce sustancialmente a cero. Cuando la presión intermedia sobrepasa la presión crítica, por otro lado, dado que no hay ningún componente líquido, la temperatura del refrigerante se eleva y la ATM no se reduce sustancialmente a cero.

A continuación, en la Fig. 4(b), un trazo continuo muestra una variante cuando la presión intermedia es supercrítica, y una línea de puntos muestra una variante cuando la presión intermedia está en el área bifásica de gas - líquido. Cuando la presión intermedia está en el área bifásica de gas - líquido y cuando la presión intermedia sobrepasa la presión crítica, es diferente un tamaño de la ATM cuando una cantidad de intercambio de calor cdel intercambiador de calor intermedio 13 se ajusta al máximo, y cuando la presión intermedia sobrepasa la presión crítica, puede encontrarse que la ATM sea mayor que la que se alcanza cuando la presión intermedia está en el área bifásica de gas - líquido.

A continuación, en la Fig. 4(c), dado que la temperatura de entrada (punto A) del refrigerante en el intercambiador de calor intermedio 13 que fluye a través del circuito de refrigerante principal 10 no se modifica porque la temperatura de entrada del medio de calentamiento del lado de utilización hacia el intercambiador de calor 12 del lado de utilización es constante.

En este momento, si la apertura de la válvula del segundo dispositivo de expansión es pequeña, cuando una cantidad de circulación del refrigerante de derivación que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación 20 es pequeña, una cantidad de circulación del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante principal 10 es mayor que la del refrigerante de derivación que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación 20. Por tanto, el refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación 20 es suficientemente calentado, la temperatura de salida (punto B) del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación 20 en el intercambiador de calor intermedio 13 resulta próxima a la temperatura de entrada (punto A) del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante principal 10 en el intercambiador de calor intermedio 13. Por tanto, la a Th , que es una diferencia de temperatura, es pequeña.

Por otro lado, la temperatura de salida (punto e) del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación 20 en el intercambiador de calor intermedio 13, es la temperatura del refrigerante después de que es descomprimido por el segundo dispositivo de expansión 21, pero si la apertura de la válvula del segundo dispositivo de expansión 21 es pequeña, y si una cantidad del refrigerante de derivación que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación 20 es pequeña, la presión intermedia también resulta baja y, por tanto, la temperatura del refrigerante también es baja. Por tanto, la ATL que es una diferencia de temperatura con respecto a la temperatura de salida (punto b) del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante principal 10 en el intercambiador de calor intermedio 13, resulta considerable.

Sin embargo, si el dispositivo de control 60 opera para incrementar la apertura de la válvula del segundo dispositivo de expansión 21 y para incrementar la cantidad de circulación del refrigerante de derivación, dado que se incrementa una cantidad de intercambiado de calor en el intercambiador de calor intermedio 13, se suprime la elevación de la temperatura de salida (punto B) del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación 20 en el intercambiador de calor intermedio 13 y la ATH se incrementa.

Cuando el dispositivo de control 60 opera para incrementar la apertura de la válvula del segundo dispositivo de expansión 21 y se incrementa una cantidad de circulación del refrigerante de derivación, se incrementa la presión intermedia, por tanto, la temperatura de salida (punto e) del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación 20 en el intercambiador de calor intermedio 13, se eleva, y la ATL, que es una diferencia de temperatura con respecto a la temperatura de salida (punto b) del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante principal 10 en el intercambiador de calor intermedio 13, se reduce.

En esta forma de realización, el dispositivo de control 60 ejecuta el siguiente modo operativo supercrítico de presión intermedia.

(Modo operativo supercrítico de presión intermedia)

Cuando el dispositivo de control 60 determina que la presión detectada del dispositivo de detección de presión -presión alta 51 se eleva y sobrepasa el primer valor de alta presión predeterminado, si la presión intermedia es igual o inferior a la presión crítica, el dispositivo de control 60 da comienzo a la operación de incrementar la apertura de la válvula del segundo dispositivo de expansión 21 de manera que la presión intermedia sobrepase la presión crítica. Entonces el dispositivo de control 60 controla la apertura de la válvula del segundo dispositivo de expansión 21, de manera que resulte mayor una diferencia de temperatura (ATM) entre la temperatura de salida del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación 20 en el intercambiador de calor intermedio 13 y la temperatura de entrada del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación 20 en el intercambiador de calor intermedio 13 que una diferencia de temperatura (ATM) cuando el refrigerante fluye a través del intercambiador de calor intermedio 13 en el estado bifásico de gas - líquido de manera que se mantenga un estado en el que la presión (presión intermedia) del refrigerante después de que es descomprimido por el segundo dispositivo de expansión 21 sobrepase la presión crítica.

Esto es, el dispositivo de control 60 controla la apertura de la válvula del segundo dispositivo de expansión 21 de manera que una diferencia de temperatura (ATM) entre la temperatura detectada (punto B) del termistor de salida de derivación de intercambiador de calor intermedio 52 y la temperatu5ra detectada (e) del termistor de entrada de derivación de intercambiador de calor intermedio 56 resulte mayor que una diferencia de temperatura (ATM) cuando el refrigerante fluye a través del intercambiador de calor intermedio 13 en el estado bifásico de gas - líquido, de manera que se mantenga un estado en el que la presión (presión intermedia) del refrigerante después de que sea descomprimido por el segundo dispositivo de expansión 21 sobrepase la presión crítica.

Así mismo, en esta forma de realización, el dispositivo de control 60 controla la apertura de la válvula del segundo dispositivo de expansión 21 de manera, cuando se determina que la presión detectada del dispositivo de detección de presión - alta presión 51 se eleva y sobrepasa el primer valor de alta presión predeterminado, si la presión intermedia es igual o inferior a la presión crítica, el dispositivo de control 60 pone en marcha la operación de incremento de la apertura de la válvula del segundo dispositivo de expansión 21, de manera que la presión intermedia sobrepase la presión crítica y, de manera que se mantenga un estado en el que la presión (presión intermedia) del refrigerante, después de que sea descomprimido por el segundo dispositivo de expansión 21 sobrepase la presión crítica, resulte mayor una diferencia de temperatura (ATH) entre la temperatura de salida del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación 20 en el intercambiador de calor 13 y la temperatura de entrada del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante principal 10 en el intercambiador de calor intermedio 13 que una diferencia de temperatura (ATH) cuando el refrigerante fluye a través del intercambiador de calor intermedio 13 en el estado bifásico de gas - líquido que una diferencia de temperatura (ATL) entre la temperatura de entrada del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación en el intercambiador de calor intermedio 13 y la temperatura de salida del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante principal 10 en el intercambiador de calor intermedio 13.

Esto es, el dispositivo de control 60 controla la apertura de la válvula del segundo dispositivo de expansión 21, de manera que una diferencia de temperatura (ATH) entre la temperatura detectada (punto B) del termistor de salida de derivación de intercambiador de calor intermedio 52 y la temperatura detectada (punto A) del termistor de entrada de refrigerante principal de intercambiador de calor intermedio 57 resulte mayor que una diferencia de temperatura (ATH) cuando el refrigerante fluye a través del intercambiador de calor intermedio 13 en el estado bifásico de gas -líquido y mayor que una diferencia de temperatura (ATL) entre la temperatura detectada (e) del termistor de entrada de derivación de intercambiador de calor intermedio 56 y la temperatura detectada (b) del termistor de salida de refrigerante principal de intercambiador de calor intermedio 58 de manera que se mantenga un estado en el que la presión (presión intermedia) del refrigerante después de que sea descomprimido por el segundo dispositivo de expansión 21 sobrepase la presión crítica.

Mientras se ejecuta el control descrito anteriormente, el dispositivo de control 60 controla que una diferencia de temperatura (ATM) entre la temperatura de salida del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación 20 en el intercambiador de calor intermedio 13 y la temperatura de entrada del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación 20 en el intercambiador de calor intermedio 13 resulte mayor que una diferencia de temperatura cuando el refrigerante fluye a través del intercambiador de calor intermedio 13 en el estado bifásico de gas - líquido, como se muestra en las Figs. 4.

Así mismo, el dispositivo de control 60 controla que una diferencia de temperatura (ATH) entre la temperatura de salida del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigeración de derivación 20 en el intercambiador de calor intermedio 13 y la temperatura de entrada que fluye a través del circuito de refrigeración principal 10 en el intercambiador de calor intermedio 13 resulte mayor que una diferencia de temperatura (ATL) entre la temperatura de entrada del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigeración de derivación 20 en el intercambiador de calor intermedio 13 y la temperatura de salida del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante principal 10 en el intercambiador de calor intermedio 13.

Así mismo, el dispositivo de control 60 ajusta la apertura de la válvula del segundo dispositivo de expansión 21 de manera que la cantidad de intercambio de calor en el intercambiador de calor intermedio 13 se convierta en el valor máximo, y regule una cantidad de circulación del refrigerante de derivación que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación 20.

Las relaciones entre la ATM, la AT y una cantidad de intercambio de calor del intercambiador de calor intermedio 13 se regulan con anterioridad en el dispositivo de control 60. El dispositivo de control 60 ajusta la apertura de la válvula del segundo dispositivo de expansión 21 de manera que la ATM, la AT y la cantidad de intercambio de calor del intercambiador de calor intermedio 13 se conviertan en los valores máximos, y regule una cantidad de circulación del refrigerante de derivación que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación 20.

Las materias anteriormente descritas atañen al reglajel del modo operativo supercrítico de presión intermedia.

De acuerdo con ello, es posible proporcionar un dispositivo de ciclo de refrigeración que consiga un elevado COP. A continuación se describirá un supuesto en el que el tanque de almacenaje de agua caliente 32b se utiliza en el circuito de medio de calentamiento 30 del lado de utilización.

Entre la pluralidad de termistores de temperatura del tanque de almacenaje de agua caliente, cuando la temperatura detectada del primer termistor de temperatura 55a del tanque de almacenaje de agua caliente situado en la posición más elevada del tanque de almacenaje de agua caliente 32b es inferior, por ejemplo, a un valor predeterminado, el dispositivo de control 60 determina que el agua de temperatura elevada es insuficiente en el tanque de almacenaje de agua caliente 32b.

El dispositivo de control 60 acciona el elemento rotativo de compresión 11a del lado de etapa en baja y el elemento rotativo de compresión 11b del lado de etapa en alta , calienta el agua de temperatura baja mediante la utilización del intercambiador de calor 12 del lado de utilización, y acciona el dispositivo de transferencia 31, de manera que la temperatura detectada del termistor de temperatura de salida 53 del medio de calentamiento, que es la temperatura de calentamiento, se convierta en la temperatura diana.

De acuerdo con ello, el agua de baja temperatura es extraída de una porción inferior del tanque de almacenaje de agua caliente 32b y calentada por el intercambiador de calor 12 del lado de utilización, y entonces se obtiene agua a alta temperatura. El agua a alta temperatura es introducida en el tanque de almacenaje de agua caliente 32b desde una porción superior del tanque de almacenaje de agua caliente 32b. En este momento, dado que la temperatura detectada del termistor de temperatura de entrada 54 del medio de calentamiento es igual o inferior a la primera temperatura predeterminada, el dispositivo de ciclo de refrigeración funciona en la situación descrita en la Fig. 2(a). Dado que el agua a alta temperatura es gradualmente almacenada en el tanque de almacenaje de agua caliente 32b desde la porción superior, la temperatura detectada del termistor de temperatura de entrada 54 del medio de calentamiento gradualmente se eleva, pero si la temperatura detectada del termistor de temperatura de entrada 54 del medio de calentamiento sobrepasa la primera temperatura predeterminada, el dispositivo de ciclo de refrigeración actúa en la situación descrita en la Fig. 2(b).

Esto es, el funcionamiento se desarrolla para incrementar la apertura de la válvula del segundo dispositivo de expansión 21, se provoca la elevación de las frecuencias operativas del elemento rotativo de compresión 11a del lado de etapa en baja, y del elemento rotativo de compresión 11b del lado de etapa en alta , se incrementa una cantidad de circulación del refrigerante que fluye entre el intercambiador de calor 12 del lado de utilización y el circuito de refrigerante de derivación 20, y se iguala la presión detectada a partir del dispositivo de detección de presión - presión alta 51 hasta un segundo valor de alta presión predeterminado que es un valor diana de alta presión. Al mismo tiempo, se ejecuta el modo operativo supercrítico de presión intermedia.

De acuerdo con ello, la temperatura de entrada en el intercambiador de calor 12 del lado de utilización del medio de calentamiento se eleva, y se reduce una diferencia de entalpía (a - A) del refrigerante en el intercambiador de calor 12 del lado de utilización. Incrementando la capacidad de calentamiento del refrigerante en el intercambiador de calor 12 del lado de utilización, se puede mantener el suministro de agua a alta temperatura en el tanque de almacenaje de agua caliente 32b.

Si la temperatura detectada del termistor de temperatura de entrada 54 del medio de calentamiento sobrepasa la tercera temperatura predeterminada que es mayor que la primera temperatura predeterminada, se reducen las frecuencias operativas del elemento rotativo de compresión 11a del lado de etapa en baja y el elemento rotativo de compresión 11b del lado de etapa en alta . De acuerdo con ello, el agua de alta temperatura puede ser almacenada en el tanque de almacenaje de agua caliente 32b al tiempo que se suprime la elevación de la presión del refrigerante de alta presión en el intercambiador de calor 12 del lado de utilización, de manera que la presión del refrigerante de alta presión en el intercambiador de calor 12 del lado de utilización no sobrepase un segundo valor de alta presión predeterminado que sea un valor diana de alta presión.

La misma acción operativa puede ejecutarse utilizando, como valor de umbral, el primer valor de alta presión predeterminado y el segundo valor de alta presión predeterminado que son la presión detectada del dispositivo de detección de presión - alta presión 51 en lugar de la primera temperatura predeterminada y de la tercera temperatura predeterminada que son la temperatura detectada del termistor de temperatura de entrada 54 del medio de calentamiento.

El mecanismo de compresión 11 puede estar compuesto por dos compresores, en los que el elemento rotativo de compresión 11a del lado de etapa en baja y el elemento rotativo de compresión 11b del lado de etapa en alta son independientes entre sí, y únicamente es necesario reducir la frecuencia operativa de al menos el elemento rotativo de compresión 11b del lado de etapa en alta .

A continuación se describirá un supuesto en el que el terminal de calentamiento 32a es utilizado en el circuito 30 del medio de calentamiento del lado de utilización.

El dispositivo de control 60 acciona el elemento rotativo de compresión 11a del lado de etapa en baja y el elemento rotativo de compresión 11b del lado de etapa en alta , y calienta el agua de circulación mediante el intercambiador de calor 12 del lado de utilización, pero el dispositivo de control 60 acciona el dispositivo de transferencia 31 de manera que una diferencia de temperatura entre la temperatura detectada del termistor de temperatura de salida 53 del medio de calentamiento, que es una diferencia de temperatura del agua de circulación y la temperatura detectada del termistor de temperatura de entrada 54 del medio de calentamiento resulte igual a una diferencia diana de temperatura.

De acuerdo con ello, el agua a alta temperatura producida por el intercambiador de calor 12 del lado de utilización irradia calor en el terminal de calentamiento 32a y es utilizada para calentar una habitación, y el agua a baja temperatura que irradia calor en el terminal de calentamiento 32a es a su vez calentada por el intercambiador de calor 12 del lado de utilización. En este momento, se ejecuta un reglaje de forma que una diferencia de temperatura entre la temperatura detectada del termistor de temperatura de salida 53 del medio de calentamiento y la temperatura detectada del termistor de temperatura de entrada 54 del medio de calentamiento resulte igual a la diferencia diana de temperatura. Dado que la temperatura detectada del termistor de temperatura de salida 53 del medio de calentamiento es igual o inferior a la segunda temperatura predeterminada, el dispositivo de ciclo de refrigeración es accionado en el estado descrito en la Fig. 2(a).

Dado que una carga de calentamiento resulta cada vez más pequeña, el reglaje se ejecuta de manera que una diferencia de temperatura entre la temperatura detectada del termistor de temperatura de salida 53 del medio de calentamiento y la temperatura detectada del termistor de temperatura de entrada 54 del medio de calentamiento resulte igual a la diferencia diana de temperatura. Por tanto, aunque la temperatura detectada del termistor de temperatura de salida 53 del medio de calentamiento y la temperatura detectada del termistor de temperatura de entrada 54 del medio de calentamiento se eleven gradualmente, si la temperatura detectada del termistor de temperatura de salida 53 del medio de calentamiento sobrepasa la segunda temperatura predeterminada, el dispositivo de ciclo de refrigeración es accionado en el estado descrito en la Fig. 2(b).

Esto es, se ejecuta la operación para incrementar la apertura de la válvula del segundo dispositivo de expansión 21, determinando que se eleven las frecuencias operativas del elemento rotativo de compresión 11a del lado de etapa en baja y del elemento rotativo de compresión 11b del lado de etapa en alta , que se incremente una cantidad de circulación del refrigerante que fluye entre el intercambiador de calor 12 del lado de utilización y el circuito de refrigerante de derivación 20, y que la presión detectada procedente del dispositivo de detección de presión - alta presión 51 sea igual a un segundo valor de alta presión predeterminado que sea un valor diana de alta presión. Al mismo tiempo, se ejecuta el modo operativo supercrítico de presión intermedia.

De acuerdo con ello, se hace pequeña la carga de calentamiento, y se hace pequeña una diferencia de entalpía (a -A) del refrigerante en el intercambiador de calor 12 del lado de utilización. Incrementando la capacidad de calentamiento del refrigerante en el intercambiador de calor 12 del lado de utilización, se puede mantener el suministro de agua a alta temperatura hacia el terminal de calentamiento 32a.

Si la temperatura detectada del termistor de temperatura de salida 53 del medio de calentamiento sobrepasa una cuarta temperatura predeterminada, superior a la segunda temperatura predeterminada, se reducen las frecuencias operativas del elemento rotativo de compresión 11a del lado de etapa en baja y del elemento rotativo de compresión 11b del lado de etapa en alta . De acuerdo con ello, la presente invención puede ser utilizada como dispositivo de calentamiento que utilice agua a alta temperatura al tiempo que suprima la elevación de presión del refrigerante de alta presión en el intercambiador de calor 12 del lado de utilización, de manera que la presión del refrigerante de alta presión en el intercambiador de calor 12 del lado de utilización no sobrepase un segundo valor de alta presión predeterminado que sea un valor diana de alta presión.

La misma acción operativa se puede ejecutar utilizando, como valor de umbral, el primer valor de alta presión predeterminado y el segundo valor de alta presión predeterminado que sean la presión detectada del dispositivo de detección de presión - alta presión 51 en lugar de la segunda temperatura predeterminada y de la cuarta temperatura predeterminada.

A continuación, utilizando la Fig. 5, se describirá el modo operativo supercrítico de presión intermedia. Este modo es ejecutado por el dispositivo de control 60 en un supuesto en el que la temperatura detectada del termistor de temperatura de entrada 54 del medio de calentamiento sobrepasa la primera temperatura predeterminada cuando el tanque de almacenaje de agua caliente 32b es utilizado en el circuito 30 del medio de calentamiento del lado de utilización, o en un supuesto en el que la temperatura detectada del termistor de temperatura de salida 53 del medio de calentamiento sobrepasa la segunda temperatura predeterminada cuando el terminal de calentamiento 32a es utilizado en el circuito 30 del medio de calentamiento del lado de utilización.

En la Fig. 5, una línea continua muestra el caso en el que la temperatura detectada del termistor de temperatura de entrada 54 del medio de calentamiento sobrepasa la primera temperatura predeterminada cuando el tanque de almacenaje de agua caliente 32b es utilizado en el circuito 30 del medio de calentamiento del lado de utilización, o en el caso en el que la temperatura detectada del termistor de temperatura de salida 53 del medio de calentamiento sobrepasa la segunda temperatura predeterminada cuando el terminal de calentamiento 32a es utilizado en el circuito 30 del medio de calentamiento del lado de utilización.

Una línea discontinua muestra el caso en el que la temperatura detectada del termistor de temperatura de entrada 54 del medio de calentamiento es igual o inferior a la primera temperatura predeterminada cuando el tanque de almacenaje de agua caliente 32b es utilizado en el circuito del medio de calentamiento 30 del lado de utilización., o el caso en el que la temperatura detectada del termistor de temperatura de salida 53 del medio de calentamiento es igual o inferior a la segunda temperatura predeterminada cuando el terminal de calentamiento 32a es utilizado en el circuito 30 del medio de calentamiento del lado de utilización.

Esto es, en la Fig. 5, en un estado en el que la presión (presión intermedia) del refrigerante, después de que sea descomprimido por el segundo dispositivo de expansión 21, sobrepase la presión crítica, si la presión intermedia se eleva, la temperatura de entrada (punto A) del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante principal 10 en el intercambiador de calor intermedio 13 se desplaza incrementando la entalpía y, de modo similar, la temperatura de salida (punto e) del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación 20 en el intercambiador de calor intermedio 13 y la temperatura de salida (punto B) del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación 20 en el intercambiador de calor intermedio 13 también se desplazan para incrementar la entalpía.

En el estado en el que la presión sobrepasa la presión térmica a medida que aumenta la entalpía, se hace pronunciada la inclinación de una línea isotérmica con respecto a la presión.

Por tanto, en el intercambiador de calor intermedio 13, para obtener la misma cantidad de intercambio de calor incluso si la presión intermedia se eleva, el dispositivo de control 60 debe controlar la apertura de la válvula del segundo dispositivo de expansión 21, de manera que aumente una diferencia de temperatura (ATM) entre la temperatura de salida del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación 20 en el intercambiador de calor intermedio 13 y la temperatura de entrada que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación 20 en el intercambiador de calor intermedio 13.

Esto es, el dispositivo de control 60 debe controlar la apertura de la válvula del segundo dispositivo de expansión 21, de manera cuando aumente la presión intermedia, resulte mayor una diferencia de temperatura (ATM) entre la temperatura detecta (punto B) del termistor de salida de derivación de intercambiador de calor intermedio 52 y la temperatura detectada (e) del termistor de entrada de derivación de intercambiador de calor intermedio 56.

Se calcula un valor de presión (presión intermedia) del refrigerante después de que sea descomprimido por el segundo dispositivo de expansión 21 a partir de la presión descargada del elemento rotativo de compresión 11b del lado de etapa en alta, de la temperatura de salida (punto A) del refrigerante del intercambiador de calor 12 del lado de utilización o de la temperatura del medio de calentamiento del lado de utilización que fluye hacia el interior del intercambiador de calor 12 del lado de utilización, de la temperatura de entrada (punto e) del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación 20 en el intercambiador de calor intermedio 13.

Cuando este valor es igual o superior a la presión crítica, el dispositivo de control 60 puede controlar la apertura de la válvula del segundo dispositivo de expansión 21 de manera que resulte mayor la diferencia de temperatura entre la temperatura de salida y la temperatura de entrada del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación 20 en el intercambiador de calor intermedio 13 cuando la presión del refrigerante, después de que sea descomprimido por el segundo dispositivo de expansión 21, se eleve sobre la base de la presión intermedia calculada.

Aquí, la ATM se regula previamente en el dispositivo de control 60 de manera que la presión intermedia resulte elevada, y el valor de la ATM también resulte considerable.

Cuando el termistor de temperatura de entrada 54 del medio de calentamiento sobrepasa la primera temperatura predeterminada, o cuando el termistor de temperatura de salida 53 del medio de calentamiento sobrepasa la segunda temperatura predeterminada, el dispositivo de control 60 puede controlar la apertura de la válvula del segundo dispositivo de expansión 21de manera que la presión intermedia se eleve y el valor de la ATM también resulte considerable reduciendo la apertura de la válvula del primer dispositivo de expansión 14 e incrementando la apertura de la válvula del segundo dispositivo de expansión 21 cuando se eleve la temperatura detectada del termistor de temperatura de entrada 54 del medio de calentamiento o la temperatura detectada del termistor de temperatura de salida 53 del medio de calentamiento.

Aquí, la ATM se regula previamente en el dispositivo de control 60, de manera que el valor de la ATM también resulte considerable cuando la temperatura de entrada del medio de calentamiento del lado de utilización en el intercambiador de calor 12 del lado de utilización o resulte considerable la temperatura de salida del medio de calentamiento del lado de utilización desde el intercambiador de calor 12 del lado de utilización.

El mecanismo de compresión 11 puede ser configurado de manera que el elemento rotativo de compresión 11a del lado de etapa en baja y de manera que el elemento rotativo de compresión 11b del lado de etapa en alta estén compuestos por dos compresores independientes, y únicamente sea necesario que se reduzca la frecuencia operativa de al menos el elemento rotativo de compresión 11b del lado de compresión de etapa en alta.

El mecanismo de compresión 11 puede no estar dividido en el elemento rotativo de compresión 11a del lado de etapa en baja y en el elemento rotativo de compresión 11b del lado de etapa en alta , y puede ser un único elemento rotativo de compresión. Cuando el mecanismo de compresión 11 es un elemento rotativo de compresión único, el refrigerante procedente del circuito de refrigerante de derivación 20 se une por arriba con el refrigerante en una posición en la que el elemento rotativo de compresión está en una etapa intermedia de compresión.

En el dispositivo de ciclo de refrigeración de la forma de realización es preferente que el refrigerante sea dióxido de carbono. Esto se debe a que la temperatura de medio de calentamiento del lado de utilización cuando es calentado por dióxido de carbono como refrigerante, puede conseguirse que resulte elevado en el intercambiador de calor 12 del lado de utilización.

Si el medio de calentamiento del lado de utilización es agua o un líquido anticongelante, el medio de calentamiento del lado de utilización puede ser utilizado en el terminal de calentamiento 32a o agua a alta temperatura puede ser almacenada en el tanque de almacenaje de agua caliente 32b.

[Aplicabilidad industrial]

Según lo antes descrito, el dispositivo de ciclo de refrigeración de la presente invención está compuesto por un circuito de refrigerante principal que presenta un intercambiador de calor intermedio y el circuito de refrigerante de derivación, y no resulta elevada una diferencia de presión entre la alta presión y la presión intermedia. De acuerdo con ello, dado que no se deteriora el COP, el dispositivo de ciclo de refrigeración de la presente invención resulta de utilidad en dispositivos de calentamiento de líquido de refrigerante, aire acondicionado, suministro de agua caliente y dispositivo de calentamiento.

[Relación de símbolos]

10 circuito de refrigerante principal

11 mecanismo de compresión

11a elemento rotativo de compresión del lado de etapa en baja

11b elemento rotativo de compresión del lado de etapa en alta

12 intercambiador de calor del lado de utilización

13 intercambiador de calor intermedio

14 primer dispositivo de expansión

15 intercambiador de calor del lado de la fuente de calor

16 tubo

20 circuito de refrigerante de derivación

21 segundo dispositivo de expansión

30 circuito del medio de calentamiento del lado de utilización

31 dispositivo de transferencia

32a terminal de calentamiento

32b tanque de almacenaje de agua caliente

33 tubo del medio de calentamiento

34 primera válvula de conmutación

35 segunda válvula de conmutación

41 obturador de suministro de agua caliente

42 intercambiador de calor de suministro de agua caliente

43 tubo de suministro de agua

51 dispositivo de detección de presión del lado de alta presión

52 termistor de salida de derivación del intercambiador de calor intermedio

termistor de temperatura de salida del medio de calentamiento termistor de temperatura de entrada del medio de calentamiento

a primer termistor de temperatura del tanque de almacenaje de agua caliente b segundo termistor de temperatura del tanque de almacenaje de agua caliente c tercer termistor de temperatura del tanque de almacenaje de agua caliente termistor de entrada de derivación de intercambiador de calor intermedio termistor de entrada de refrigerante principal de intercambiador de calor intermedio termistor de salida de refrigerante principal de intercambiador de calor intermedio dispositivo de control

Claims (9)

REIVINDICACIONES

1. - Un dispositivo de ciclo de refrigeración que comprende: un circuito de refrigerante principal (10) formado por la conexión secuencial entre sí, por medio de un tubo (16), por un mecanismo de compresión (11) compuesto por un elemento rotativo de compresión, un intercambiador de calor (12) del lado de utilización para el calentamiento del medio de calentamiento del lado de utilización por el refrigerante descargado desde el elemento rotativo de compresión, un intercambiador de calor intermedio (13), un primer dispositivo de expansión (14) y por un intercambiador de calor (15) del lado de la fuente de calor;

un circuito de refrigerante de derivación (20) en el que el refrigerante se ramifica a partir del tubo (16) entre el intercambiador de calor (12) del lado de utilización y el primer dispositivo de expansión (14), el refrigerante ramificado es descomprimido por un segundo dispositivo de expansión (21) y, a continuación, el refrigerante lleva a cabo un intercambio térmico, en el intercambiador de calor intermedio (13), con el primer refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante principal (10), y el refrigerante se une al refrigerante que está sobre una etapa intermedia de compresión del elemento rotativo de compresión; un termistor de entrada de refrigerante principal de intercambiador de calor intermedio (57) que detecta la temperatura del refrigerante que fluye hacia el exterior desde el intercambiador de calor (12) del lado de utilización,

un termistor de salida de refrigerante principal de intercambiador de calor intermedio (58) dispuesto en el tubo (16) situado corriente abajo del intercambiador de calor intermedio (13) del circuito de refrigerante principal (10) y corriente arriba del primer dispositivo de expansión (14), un termistor de entrada de derivación de intercambiador de calor intermedio (56) corriente abajo del segundo dispositivo de expansión (21) y corriente arriba del intercambiador de calor intermedio (13) dispuesto en el circuito de refrigerante de derivación (20),

un termistor de salida de derivación de intercambiador de calor intermedio (52) corriente abajo del intercambiador de calor intermedio (13) dispuesto en el circuito de refrigerante de derivación (20), un dispositivo de control (60),

caracterizado porque el dispositivo de control (60) controla una apertura de válvula del segundo dispositivo de expansión (21)

de manera que una diferencia de temperatura entre la temperatura de salida del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación (20) en el intercambiador de calor intermedio (13) y la temperatura de entrada del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación (20) en el intercambiador de calor intermedio resulte mayor que una diferencia de temperatura cuando el refrigerante fluye a través del intercambiador de calor intermedio (13) en un estado bifásico de gas - líquido, y

de manera que una diferencia de temperatura entre la temperatura de salida del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación (20) en el intercambiador de calor intermedio (13) y la temperatura de entrada del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante principal (10) en el intercambiador de calor intermedio (13) resulte mayor que una diferencia de temperatura entre la temperatura de entrada del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación (20) en el intercambiador de calor intermedio (13) y la temperatura de salida del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante principal (10) en el intercambiador de calor intermedio (13), y

la presión del refrigerante después de que es descomprimido por el segundo dispositivo de expansión (21) se mantiene en un estado en el que la presión sobrepasa una presión crítica.

2. - El dispositivo de ciclo de refrigeración de acuerdo con la reivindicación 1, en el que

el dispositivo de control (60) controla la apertura de válvula del segundo dispositivo de expansión (21), de manera que la diferencia de temperatura entre la temperatura de salida del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación (20) en el intercambiador de calor intermedio (13) y la temperatura de entrada del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación (20) en el intercambiador de calor intermedio (13) aumenta cuando la presión del refrigerante, después de que es descomprimido por el segundo dispositivo de expansión (21), se incrementa.

3. - El dispositivo de ciclo de refrigeración de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que

el dispositivo de control (60) determina si la presión del refrigerante, después de que es descomprimido por el segundo dispositivo de expansión (21), es igual o superior a la presión crítica a partir de un valor de presión del refrigerante descargado desde el mecanismo de compresión (11), a partir de la temperatura de salida del refrigerante en el intercambiador de calor (12) del lado de utilización, y a partir de la temperatura de entrada del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación (20) en el intercambiador de calor intermedio (13).

4. - El dispositivo de ciclo de refrigeración de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el refrigerante es dióxido de carbono.

5. - El dispositivo de calentamiento de líquido que comprende un circuito del medio de calentamiento (30) del lado de utilización que pone en circulación el medio de calentamiento del lado de utilización mediante un dispositivo de transferencia (31), que comprende

El dispositivo de ciclo de refrigeración de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4.

6. - El dispositivo de calentamiento de líquido de acuerdo con la reivindicación 5, que comprende además:

un termistor de temperatura de salida de medio de calentamiento (53) para detectar la temperatura del medio de calentamiento del lado de utilización que fluye hacia el exterior del intercambiador de calor (12) del lado de utilización; y

un termistor de temperatura de entrada de medio de calentamiento (54) para detectar la temperatura del medio de calentamiento del lado de utilización que fluye hacia el interior del intercambiador de calor (12) del lado de utilización, en el que

el dispositivo de control (60) acciona el dispositivo de transferencia (31), de manera que la temperatura detectada del termistor de temperatura de salida de medio de calentamiento (53) resulta igual a una temperatura diana, y el dispositivo de control (60) controla la apertura de válvula del segundo dispositivo de expansión (21)

de manera que cuando la temperatura detectada del termistor de temperatura de entrada de medio de calentamiento (54) sobrepasa la primera temperatura predeterminada, la diferencia de temperatura entre la temperatura de salida que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación (20) en el intercambiador de calor intermedio (13) y la temperatura de entrada del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación (20) en el intercambiador de calor intermedio (13) resulta mayor que la diferencia de temperatura cuando el refrigerante fluye a través del intercambiador de calor intermedio (13) en el estado bifásico de gas - líquido, y

de manera que la diferencia de temperatura entre la temperatura de salida del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación (20) en el intercambiador de calor intermedio (13) y la temperatura de entrada del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante principal (10) en el intercambiador de calor intermedio resulta mayor que la diferencia de temperatura entre la temperatura de entrada del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación (20) en el intercambiador de calor intermedio (13) y la temperatura de salida del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante principal (10) en el intercambiador de calor intermedio (13).

7. - El dispositivo de calentamiento de líquido de acuerdo con la reivindicación 5, que comprende además:

un termistor de temperatura de salida de medio de calentamiento (53) para detectar la temperatura del medio de calentamiento del lado de utilización que fluye hacia el exterior del intercambiador de calor (12) del lado de utilización; y

un termistor de temperatura de entrada del medio de calentamiento (54) para detectar la temperatura del medio de calentamiento del lado de utilización que fluye hacia el interior del intercambiador de calor (12) del lado de utilización, en el que

el dispositivo de control (60) acciona el dispositivo de transferencia (31), de manera que una diferencia de temperatura entre la temperatura detectada del termistor de temperatura de salida del medio de calentamiento (53) y la temperatura detectada del termistor de temperatura de entrada del medio de calentamiento (54) resulta igual a una diferencia de temperatura diana, y

el dispositivo de control (60) controla la apertura de válvula del segundo dispositivo de expansión (21) de manera que, cuando la temperatura detectada del termistor de temperatura de salida del medio de calentamiento (53) sobrepasa la segunda temperatura predeterminada, la diferencia de temperatura entre la temperatura de salida del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación (20) en el intercambiador de calor intermedio (13) y la temperatura de entrada del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigeración de derivación (20) en el intercambiador de calor intermedio (13) resulta mayor que la diferencia de temperatura cuando el refrigerante fluye a través del intercambiador de calor intermedio (13) en el estado bifásico de gas - líquido, y

de manera que la diferencia de temperatura entre la temperatura de salida del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación (20) en el intercambiador de calor intermedio (13) y la temperatura de entrada del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante principal (10) en el intercambiador de calor intermedio (13) resulta mayor que la diferencia de temperatura entre la temperatura de entrada del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación (20) en el intercambiador de calor intermedio (13) y la temperatura de salida del refrigerante que fluye a través del circuito de refrigerante principal (10) en el intercambiador de calor intermedio (13).

8. - El dispositivo de calentamiento de líquido de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, en el que el dispositivo de control (60) determina si la presión del refrigerante, después de que es descomprimido por el segundo dispositivo de expansión (21), es igual o superior a la presión crítica a partir del valor de presión del refrigerante descargado desde el mecanismo de compresión (11), a partir de la temperatura del medio de calentamiento del lado de utilización que fluye hacia el interior del intercambiador de calor (12) del lado de utilización y a partir de la temperatura que fluye a través del circuito de refrigerante de derivación (20) en el intercambiador de calor intermedio (13).

9. - El dispositivo de calentamiento de líquido de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, en el que el medio de calentamiento del lado de utilización es agua o un líquido anticongelante.