Un aparato de refrigeración (1) en el que se utiliza un refrigerante que funciona en un intervalo supercrítico,

comprendiendo el aparato de refrigeración:

un mecanismo de compresión (2, 202) que presenta una pluralidad de elementos de compresión y que estáconfigurado de manera que el refrigerante descargado desde un elemento de compresión de primera fase de lapluralidad de elementos de compresión se comprime secuencialmente mediante un elemento de compresión desegunda fase;

un intercambiador de calor en el lado de fuente de calor (4) que es un intercambiador de calor en el que seutiliza aire como una fuente de calor y que funciona como un enfriador o un calentador de refrigerante;un mecanismo de expansión (5, 5a, 5b, 5c, 5d) para despresurizar el refrigerante;un intercambiador de calor en el lado de utilización (6) que funciona como un calentador o un enfriador derefrigerante;

un mecanismo de conmutación (3) para conmutar entre un estado de operación de enfriamiento en el que elrefrigerante se hace circular secuencialmente a través del mecanismo de compresión, del intercambiador de calor en ellado de fuente de calor, del mecanismo de expansión y del intercambiador de calor en el lado de utilización; y un estadode operación de calentamiento en el que el refrigerante se hace circular secuencialmente a través del mecanismo decompresión, del intercambiador de calor en el lado de utilización, del mecanismo de expansión y del intercambiador decalor en el lado de fuente de calor;

un interenfriador (7) que es un intercambiador de calor integrado con el intercambiador de calor en el lado defuente de calor y que tiene aire como una fuente de calor, comunicándose el interenfriador con un tubo de refrigerante intermedio (8) para introducir el refrigerante descargado desde el elemento de compresión de primera fase en elelemento de compresión de segunda fase, y que funciona como un enfriador del refrigerante descargado desde elelemento de compresión de primera fase e introducido en el elemento de compresión de segunda fase; y caracterizado

porqueun tubo de desvío de interenfriador (9) está conectado al tubo de refrigerante intermedio para evitar elinterenfriador; en el que

cuando el intercambiador de calor en el lado de fuente de calor se hace funcionar como un enfriador derefrigerante, llevándose a cabo de este modo una operación de desescarchado para desescarchar el intercambiador decalor en el lado de fuente de calor, el refrigerante se hace fluir hacia el intercambiador de calor en el lado de fuente decalor y hacia el interenfriador, y después detectarse que ha finalizado el desescarchado del interenfriador, el tubo dedesvío de interenfriador se utiliza para garantizar que el refrigerante no fluya hacia el interenfriador.

Aparato de refrigeración

CAMPO TÉCNICO

La presente invención se refiere a un aparato de refrigeración y, en particular, se refiere a un aparato derefrigeración que tiene un circuito de refrigerante configurado para poder conmutar entre una operación de enfriamientoy una operación de calentamiento, y que lleva a cabo un ciclo de refrigeración por compresión de múltiples fasesutilizando un refrigerante que funciona en un intervalo supercrítico.

TÉCNICA ANTERIOR

Como un ejemplo convencional de un aparato de refrigeración que tiene un circuito de refrigerante configurado para poder conmutar entre una operación de enfriamiento y una operación de calentamiento y que lleva a cabo un ciclode refrigeración por compresión de múltiples fases utilizando un refrigerante que funciona en un intervalo supercrítico, el documento de patente 1 desvela un aparato de acondicionamiento de aire que tiene un circuito de refrigeranteconfigurado para poder conmutar entre una operación de enfriamiento de aire y una operación de calentamiento de airey que lleva a cabo un ciclo de refrigeración por compresión de dos fases utilizando dióxido de carbono como unrefrigerante. Este aparato de acondicionamiento de aire presenta principalmente un compresor que tiene dos elementos de compresión conectados en serie, una válvula de conmutación de cuatro vías para conmutar entre una operación deenfriamiento de aire y una operación de calentamiento de aire, un intercambiador de calor externo, una válvula deexpansión y un intercambiador de calor interno.

El documento JP 2004-116957 A describe un dispositivo de ciclos de refrigerante que está dotado de un tubo deentrada de refrigerante para aspirar el refrigerante, que se comprime mediante un primer elemento de compresión giratorio del compresor, hacia un segundo elemento de compresión giratorio, un circuito de enfriamiento intermedioconectado en paralelo al tubo de entrada de refrigerante, y una válvula de solenoide para controlar el flujo del refrigerante descargado desde el primer elemento de compresión giratorio al tubo de entrada de refrigerante o al circuitode enfriamiento intermedio.

El documento US 2003/0192338 A1 describe un sistema de compresión de vapor transcrítico, en el que el fluidode enfriamiento calentado se mezcla con el medio fluido que acepta calor del refrigerante en el enfriador de gases y saledel sistema. A medida que se enfría el refrigerante en el compresor, aumenta la densidad y el caudal de masa del gasde gasógeno en el compresor. Como alternativa, un interenfriador colocado entre las fases de un compresor demúltiples fases intercambia calor con el mismo medio fluido que acepta calor del refrigerante en el enfriador de gases.Después de aceptar calor del refrigerante en el interenfriador, el medio fluido calentado sale del sistema.

El documento JP-A-2005 21 45 58 desvela un aparato según el preámbulo de la reivindicación 1.

< Documento de patente 1 >

Solicitud de patente japonesa abierta a inspección pública nº 2007-232263.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

Un aparato de refrigeración según un primer aspecto de la presente invención es un aparato de refrigeración queutiliza un refrigerante que funciona en un intervalo supercrítico, que comprende un mecanismo de compresión, unintercambiador de calor en el lado de fuente de calor que funciona como un enfriador o un calentador de refrigerante, un mecanismo de expansión para despresurizar el refrigerante, un intercambiador de calor en el lado de utilización que funciona como un calentador o enfriador de refrigerante, un mecanismo de conmutación, un interenfriador y un tubo de desvío de interenfriador. El mecanismo de compresión presenta una pluralidad de elementos de compresión y estáconfigurado de manera que el refrigerante descargado desde el elemento de compresión de primera fase, que es unode una pluralidad de elementos de compresión, se comprime secuencialmente mediante el elemento de compresión desegunda fase. En este documento, el término "mecanismo de compresión" se refiere a un compresor en el que unapluralidad de elementos de compresión están incorporados de manera integrada, a una configuración que incluye un compresor en el que un único elemento de compresión está incorporado y/o a una pluralidad de compresores conectados en los que una pluralidad de elementos de compresión están incorporados en cada uno. La frase "elrefrigerante descargado desde un elemento de compresión de primera fase, que es uno de la pluralidad de elementos de compresión, se comprime secuencialmente mediante un elemento de compresión de segunda fase” no significasimplemente que se incluyen dos elementos de compresión conectados en serie, concretamente el “elemento decompresión de primera fase" y el "elemento de compresión de segunda fase", sino que significa que una pluralidad deelementos de compresión están conectados en serie y la relación entre los elementos de compresión es la misma que larelación entre el "elemento de compresión de primera fase" y el "elemento de compresión de segunda fase"mencionados anteriormente. El mecanismo de conmutación es un mecanismo para conmutar entre un estado deoperación de enfriamiento, en el que el refrigerante circula secuencialmente a través del mecanismo de compresión, delintercambiador de calor en el lado de fuente de calor, del mecanismo de expansión y del intercambiador de calor en ellado de utilización, y un estado de operación de calentamiento, en el que el refrigerante circula secuencialmente a través del mecanismo de compresión, del intercambiador de calor en el lado de utilización, del mecanismo de expansión y delintercambiador de calor en el lado de fuente de calor. El intercambiador de calor en el lado de fuente de calor es un intercambiador de calor que tiene aire como una fuente de calor. El interenfriador es un intercambiador de calor integrado con el intercambiador de calor en el lado de fuente de calor y que tiene aire como una fuente de calor, se comunica con un tubo de refrigerante intermedio para introducir el refrigerante descargado desde el elemento decompresión de primera fase en el elemento de compresión de segunda fase, y funciona como un enfriador del refrigerante descargado desde el elemento de compresión de primera fase e introducido en el elemento de compresiónde segunda fase. El tubo de desvío de interenfriador está conectado al tubo de refrigerante intermedio para evitar elinterenfriador. El aparato de refrigeración está configurado de manera que cuando el intercambiador de calor en el lado de fuente de calor se hace funcionar como un enfriador de refrigerante, llevándose a cabo por tanto una operación de desescarchado para desescarchar el intercambiador de calor en el lado de fuente de calor, el refrigerante fluye hacia elintercambiador de calor en el lado de fuente de calor y el interenfriador, y después de detectarse que ha finalizado el desescarchado del interenfriador, el tubo de desvío de interenfriador se utiliza para garantizar que el refrigerante no fluya hacia el interenfriador.

En un aparato de acondicionamiento de aire convencional, la temperatura crítica (en torno a los 31 ºC) deldióxido de carbono utilizado como refrigerante es casi la misma que la temperatura del agua o del aire que actúa como la fuente de enfriamiento de un intercambiador de calor externo o de un intercambiador de calor interno que funcionacomo un enfriador del refrigerante, la cual es baja en comparación con el R22, el R410A y otros refrigerantes, y, por lo tanto, el aparato funciona en un estado en el que la alta presión del ciclo de refrigeración es mayor que la presión crítica del refrigerante, de manera que el refrigerante puede enfriarse mediante el agua o el aire en estos intercambiadores decalor. Como resultado, puesto que el refrigerante descargado desde el elemento de compresión de segunda fase delcompresor tiene una alta temperatura, hay una gran diferencia de temperatura entre el refrigerante y el agua o aire queactúa como fuente de enfriamiento en el intercambiador de calor externo que funciona como un enfriador de refrigerante, y el intercambiador de calor externo presenta una gran pérdida de radiación térmica, lo que supone un problema ya que hace difícil obtener una alta eficacia de funcionamiento.

Como una contramedida a este problema, en este aparato de refrigeración, el interenfriador que funciona comoun enfriador del refrigerante descargado desde el elemento de compresión de primera fase e introducido en el elementode compresión de segunda fase se comunica con el tubo de refrigerante intermedio... [Seguir leyendo]

1. Un aparato de refrigeración (1) en el que se utiliza un refrigerante que funciona en un intervalo supercrítico, comprendiendo el aparato de refrigeración:

un mecanismo de compresión (2, 202) que presenta una pluralidad de elementos de compresión y que estáconfigurado de manera que el refrigerante descargado desde un elemento de compresión de primera fase de lapluralidad de elementos de compresión se comprime secuencialmente mediante un elemento de compresión de segunda fase;

un intercambiador de calor en el lado de fuente de calor (4) que es un intercambiador de calor en el que seutiliza aire como una fuente de calor y que funciona como un enfriador o un calentador de refrigerante;

un mecanismo de expansión (5, 5a, 5b, 5c, 5d) para despresurizar el refrigerante;

un intercambiador de calor en el lado de utilización (6) que funciona como un calentador o un enfriador derefrigerante;

un mecanismo de conmutación (3) para conmutar entre un estado de operación de enfriamiento en el que elrefrigerante se hace circular secuencialmente a través del mecanismo de compresión, del intercambiador de calor en el lado de fuente de calor, del mecanismo de expansión y del intercambiador de calor en el lado de utilización; y un estadode operación de calentamiento en el que el refrigerante se hace circular secuencialmente a través del mecanismo decompresión, del intercambiador de calor en el lado de utilización, del mecanismo de expansión y del intercambiador de calor en el lado de fuente de calor;

un interenfriador (7) que es un intercambiador de calor integrado con el intercambiador de calor en el lado defuente de calor y que tiene aire como una fuente de calor, comunicándose el interenfriador con un tubo de refrigerante intermedio (8) para introducir el refrigerante descargado desde el elemento de compresión de primera fase en elelemento de compresión de segunda fase, y que funciona como un enfriador del refrigerante descargado desde elelemento de compresión de primera fase e introducido en el elemento de compresión de segunda fase; y caracterizado porque

un tubo de desvío de interenfriador (9) está conectado al tubo de refrigerante intermedio para evitar el interenfriador; en el que

cuando el intercambiador de calor en el lado de fuente de calor se hace funcionar como un enfriador de refrigerante, llevándose a cabo de este modo una operación de desescarchado para desescarchar el intercambiador de calor en el lado de fuente de calor, el refrigerante se hace fluir hacia el intercambiador de calor en el lado de fuente decalor y hacia el interenfriador, y después detectarse que ha finalizado el desescarchado del interenfriador, el tubo dedesvío de interenfriador se utiliza para garantizar que el refrigerante no fluya hacia el interenfriador.

2. El aparato de refrigeración (1) según la reivindicación 1, en el que la finalización del desescarchado delinterenfriador (7) se detecta en función de la temperatura del refrigerante en una salida del interenfriador.

3. El aparato de refrigeración (1) según la reivindicación 1 ó 2, en el que el refrigerante que funciona en elintervalo supercrítico es dióxido de carbono.