ES2320886T3 - Sistema de calefaccion y refrigeracion. - Google Patents
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Abstract
Un sistema para calentar y refrigerar la primera y segunda cámaras (5, 7) respectivamente, comprendiendo un circuito de refrigeración (20) que incluye un compresor (10), un refrigerador de gas (12) y un evaporador (16), estando configurados el refrigerador de gas (12) y el evaporador (16) de manera que el aire calentado por el refrigerador de gas (12) se despida a la primera cámara (5) para calentar la primera cámara (5) y el aire refrigerado por el evaporador (16) se despida a la segunda cámara (7) para refrigerar la segunda cámara (7), comprendiendo además el circuito de refrigeración (20) un conducto (40) situado adyacente a la primera cámara (5) tal que el aire calentado por el refrigerador de gas (12) se despide al conducto (40) y el calor se irradia del aire en el conducto (40) en la primera cámara (5) para calentar la primera cámara (5) caracterizado porque el conducto (40) incluye un miembro de válvula (55) operativo para permitir al aire calentado por el refrigerador de gas (12) pasar selectivamente al conducto (40) o ser expulsado a la atmósfera.
Description
Sistema de calefacción y refrigeración.
La presente invención se refiere a un sistema de
calefacción y refrigeración que comprende una primera cámara de
recepción para recibir un material para ser calentado y una segunda
cámara de recepción para recibir un material para ser
refrigerado.
Como se muestra en la figura 5, este tipo de
sistema de calefacción y refrigeración ha comprendido hasta ahora:
una cámara de almacenamiento 201 dividida en una cámara de
refrigeración 207 y una cámara de calefacción 205 por una pared
aislante 203; y una cámara de máquina 209 dispuesta debajo de la
cámara de almacenamiento 201. Además, la cámara de máquina 209
almacena un compresor 210, un refrigerador de gas 212, un tubo
capilar 214 que es un medio de reducción de presión, y similares, y
constituye un circuito refrigerante 220 junto con un evaporador
216. Un calentador eléctrico 245 está dispuesto en la cámara de
calefacción 205 y un ventilador 250 introduce el aire calentado por
el calentador eléctrico 245 en la cámara de calefacción 205 para,
de este modo, calentar la cámara de calefacción 205 y un material
para ser calentado, recibido en la cámara de calefacción 205.
Aquí, se describirá un funcionamiento de un
sistema de calefacción y refrigeración convencional 400 con
referencia a la figura 5. Cuando un dispositivo de control (no
mostrado) inicia un funcionamiento del ventilador 250 y se
suministra energía al calentador eléctrico 245, el aire calentado
por el calentador eléctrico 245 se hace circular en la cámara de
calefacción 205 por el ventilador 250. En consecuencia, se
calientan la cámara de calefacción 205 y el material para ser
calentado, recibido en la cámara de calefacción 205.
Además, el dispositivo de control inicia el
funcionamiento de los ventiladores 218 y 219 y también inicia un
elemento de transmisión (no mostrado) del compresor 210. En
consecuencia, se introduce un gas refrigerante de baja presión en
un cilindro de un elemento de compresión (no mostrado) del
compresor 210 y se comprime para constituir un gas refrigerante de
alta temperatura/presión y se descarga en el refrigerador de gas
212.
Además, después de que el gas refrigerante
despide calor por el refrigerador de gas 212, el gas entra en el
tubo capilar 214 a través de un intercambiador de calor interno 230
y un colador 232, la presión del gas disminuye en el tubo y el gas
fluye al evaporador 216. Entonces, el refrigerante se evapora y
absorbe calor del aire ambiente para cumplir, de este modo, una
función de refrigeración. Se debe observar que el aire refrigerado
por la evaporación del refrigerante en el evaporador 216 se hace
circular en la cámara de refrigeración 207 por el funcionamiento
del ventilador 219 para refrigerar la cámara de refrigeración 207 y
el material para ser refrigerado, recibido en la cámara de
refrigeración 207 (véase, por ejemplo, la Solicitud de Patente
japonesa abierta a inspección pública 618156).
Como se ha descrito anteriormente, hasta ahora
se ha supuesto que en el sistema de calefacción y refrigeración
convencional, la cámara de calefacción se calienta por el
calentador eléctrico y la cámara de control se refrigera por el
evaporador del circuito refrigerante. Sin embargo, cuando la cámara
de calefacción se calienta sólo por el calentador eléctrico, el
consumo de energía aumenta y esto hace surgir un problema.
Además, en el sistema de calefacción y
refrigeración convencional, el aire que ha intercambiado el calor
con el refrigerador de gas del circuito refrigerante se ha
descargado al exterior del sistema de calefacción y
refrigeración.
Se sabe del documento WO 02/42695A proveer un
sistema para calentar y refrigerar la primera y segunda cámaras
respectivamente, comprendiendo un circuito de refrigeración que
incluye un compresor, un refrigerador de gas y un evaporador,
estando configurados el refrigerador de gas y el evaporador de
manera que el aire calentado por el refrigerador de gas se despida
a la primera cámara para calentar la primera cámara y el aire
refrigerado por el evaporador se despida a la segunda cámara para
refrigerar la segunda cámara, comprendiendo además el circuito de
refrigeración un conducto situado adyacente a la primera cámara tal
que el aire calentado por el refrigerador de gas se despide al
conducto y el calor se irradia del aire en el conducto en la
primera cámara para calentar la primera cámara.
Según la presente invención, un sistema para
refrigerar y calentar la primera y segunda cámaras respectivamente
se caracteriza porque el conducto incluye un miembro de válvula
operativo para permitir al aire calentado por el refrigerador de
gas pasar selectivamente al conducto o ser expulsado a la
atmósfera.
También se sabe proveer un procedimiento de
calentar y refrigerar una primera y segunda cámaras
respectivamente, usando un sistema de calefacción y refrigeración
que comprende un circuito de refrigeración que incluye un
compresor, un refrigerador de gas y un evaporador, incluyendo el
procedimiento la etapa de colocar el refrigerador de gas y el
evaporador de manera que el aire calentado por el refrigerador de
gas se despida a la primera cámara para calentar la primera cámara
y el aire refrigerado por el evaporador se despida a la segunda
cámara para refrigerar la segunda cámara, incluyendo el sistema de
calefacción y refrigeración un conducto situado adyacente a la
primera cámara tal que el aire calentado por el refrigerador de gas
se despide al conducto y se irradia calor del aire en el conducto
en la primera cámara para calentar la primera cámara, incluyendo
el conducto un miembro de válvula.
\newpage
Según la presente invención, el procedimiento se
caracteriza por la etapa de manejar el miembro de válvula para
permitir al aire calentado por el refrigerador de gas pasar
selectivamente al conducto o ser expulsado a la atmósfera.
Ahora se describirá una realización de la
invención, sólo a modo de ejemplo, con referencia a las figuras 3 y
4 de los dibujos anexos, en los que:
la figura 1 es un diagrama de constitución
interna de un sistema de calefacción y refrigeración según un
ejemplo que no forma parte de la presente invención, pero se
describe sólo a modo de información sobre antecedentes;
la figura 2 es un diagrama de constitución
interna de un sistema de calefacción y refrigeración según un
segundo ejemplo que no forma parte de la presente invención;
la figura 3 es un diagrama de constitución
interna de un sistema de calefacción y refrigeración según una
primera realización de la presente invención;
la figura 4 es un diagrama de constitución
interna que muestra que un conducto del sistema de calefacción y
refrigeración de la figura 3 está cerrado y un agujero de
comunicación está abierto; y
la figura 5 es un diagrama de constitución
interna de un sistema de calefacción y refrigeración
convencional.
Un objeto de la presente invención es proveer un
sistema de calefacción y refrigeración capaz de reducir el consumo
de energía para solucionar la técnica convencional. En lo sucesivo
se describirán en detalle realizaciones de la presente invención
con referencia a los dibujos, junto con algunos ejemplos que se
describen sólo a modo de información sobre antecedentes y no forman
parte de la invención.
\vskip1.000000\baselineskip
Primer
ejemplo
La figura 1 es un diagrama de constitución
interna de un sistema de calefacción y refrigeración 100 según un
primer ejemplo que no forma parte de la presente invención. Se debe
observar que el sistema de calefacción y refrigeración es
utilizable en un escaparate, un expendedor automático, un aire
acondicionado o un frigorífico.
En la figura 1, el número de referencia 1 indica
una cámara de almacenamiento del sistema de calefacción y
refrigeración 100 y la cámara de almacenamiento 1 está rodeada con
un miembro aislante. La cámara de almacenamiento 1 está dividida
por una pared aislante 3, por una parte se forma una primera cámara
de recepción 5 para recibir material para ser calentado (en un
espacio en el lado izquierdo de la pared aislante 3 en la figura 1)
y por otra parte se forma una segunda cámara de recepción 7 para
recibir material para ser refrigerado (en un espacio en el lado
derecho de la pared aislante 3 en la figura). Un cámara de máquina
9 está dispuesta debajo de la cámara de almacenamiento 1, en la que
se almacenan un compresor 10 que constituye una parte de un
circuito refrigerante 20 descrito más tarde, un tubo capilar 14 que
constituye un medio de reducción de presión y similares.
En la primera cámara de recepción 5, están
dispuestos un refrigerador de gas 12, descrito más tarde, del
circuito refrigerante 20 y un ventilador 18 que es el primer medio
soplante para soplar (hacer circular) el aire que ha intercambiado
calor con el refrigerador de gas 12 en la primera cámara de
recepción 5.
Además, en la segunda cámara de recepción 7,
están dispuestos un evaporador 16 del circuito refrigerante 20 y
un ventilador 19 que es el segundo medio soplante para soplar
(hacer circular) el aire que ha intercambiado calor con el
evaporador 16 en la segunda cámara de recepción 7.
Por otra parte, en la figura 1, el número de
referencia 20 indica el circuito refrigerante anteriormente
descrito y el circuito refrigerante 20 está constituido de tal
manera que el compresor 10, el refrigerador de gas 12, un tubo
capilar 14 que es el medio de reducción de presión, el evaporador
16 y similares están conectados circularmente en orden por
tuberías.
Es decir, un tubo de descarga de refrigerante 24
del compresor 10 está conectado a una entrada del refrigerador de
gas 12 instalado en la primera cámara de recepción 5. Aquí, el
compresor 10 de la realización es un compresor que usa dióxido de
carbono (CO_{2}) como un refrigerante y el compresor 10 comprende
un elemento de transmisión dispuesto en un contenedor sellado (no
mostrado) y un elemento de compresión dirigido por un elemento de
transmisión.
En la figura, el número de referencia 22 indica
un tubo de introducción de refrigerante para introducir el
refrigerante en un cilindro del elemento de compresión (no
mostrado) del compresor 10 y un extremo del tubo de introducción de
refrigerante 22 se comunica con el cilindro del elemento de
compresión (no mostrado). El tubo de introducción de refrigerante
22 pasa a través de un intercambiador de calor interno 30 descrito
más tarde y el otro extremo del tubo está conectado a una salida
del evaporador 16 dispuesta en la segunda cámara de recepción
7.
Además, el tubo de descarga de refrigerante 24
es una tubería refrigerante para descargar el refrigerante
comprimido por un segundo elemento de compresión rotatorio en el
refrigerador de gas 12.
Una tubería refrigerante 26 que se extiende
fuera del refrigerador de gas 12 pasa a través del intercambiador
de calor interno 30. Se debe observar que el intercambiador de
calor interno 30 permite a un refrigerante del compresor 10 en un
lado de alta presión, descargado del refrigerador de gas 12 de la
primera cámara de recepción 5, intercambiar el calor con un
refrigerante en un lado de baja presión, descargado del evaporador
16 de la segunda cámara de recepción 7.
Además, la tubería refrigerante 26 en el lado de
alta presión, que ha pasado a través del intercambiador de calor
interno 30, está conectado a un extremo de un colador 32. Este
colador 32 asegura y filtra sustancias ajenas como polvo y desechos
mezclados en un gas refrigerante que circula en el circuito
refrigerante 20 y comprende un filtro (no mostrado) que tiene una
abertura formada en un extremo del colador 32 y que tiene una forma
sustancialmente cónica que desciende hacia el otro extremo del
colador 32 desde la abertura. La abertura del filtro está unida a
la tubería refrigerante 26 conectada a un extremo del colador 32 en
un estado adherente.
Una tubería refrigerante 28 conectada al otro
extremo del colador 32 está conectada a una entrada del evaporador
16 de la segunda cámara de recepción 7 a través del tubo capilar
14.
La tubería refrigerante 26 se provee con un
conmutador de alta presión 34 para detectar una presión del gas
refrigerante en el lado de alta presión del circuito refrigerante
20 y el conmutador está conectado a un dispositivo de control (no
mostrado). El dispositivo de control controla el sistema de
calefacción y refrigeración 100 y controla los funcionamientos del
compresor 10 o los ventiladores 18 y 19 basados en salidas desde el
conmutador de alta presión 34 y similares.
A continuación, se describirá un funcionamiento
del sistema de calefacción y refrigeración constituido como se ha
descrito anteriormente. El dispositivo de control (no mostrado)
inicia los funcionamientos del ventilador 18 dispuesto en la
primera cámara de recepción 5 y del ventilador 19 dispuesto en la
segunda cámara de recepción 7 y también inicia el elemento de
transmisión del compresor 10. En consecuencia, un gas refrigerante
de baja presión se introduce en el cilindro del elemento de
compresión (no mostrado) del compresor 10 desde el tubo de
introducción de refrigerante 22, comprimido para constituir un gas
refrigerante de alta temperatura/presión y descargado al exterior
del compresor 10 desde el tubo de descarga de refrigerante 24. En
este caso, el refrigerante está comprimido a una presión
supercrítica apropiada y el gas refrigerante descargado desde el
tubo de descarga de refrigerante 24 fluye hacia el refrigerador de
gas 12 dispuesto en la primera cámara de recepción 5.
Aquí, el refrigerante de alta
temperatura/presión comprimido por el compresor 10 no se condensa y
se maneja en un estado supercrítico. Además, el gas refrigerante de
alta temperatura/presión emite el calor en el refrigerador de gas
12. Se debe observar que por el funcionamiento del ventilador 18,
el aire se calienta por el calor emitido desde el refrigerante de
alta temperatura/presión en el refrigerador 12 y el aire en la
temperatura alta circula en la primera cámara de recepción 5 para
calentar la primera cámara de recepción 5 y el material para ser
calentado, recibido en la primera cámara de recepción 5.
Además, ya que se usa dióxido de carbono como
refrigerante en la presente invención, el refrigerante no se
condensa en el refrigerador de gas 12 como se describe
anteriormente, por consiguiente, una capacidad de intercambio de
calor en el refrigerador de gas 12 es notablemente alta y se puede
calentar el aire en la primera cámara de recepción 5 a la
temperatura alta. En consecuencia, la primera cámara de recepción 5
y el material para ser calentado, recibido en la primera cámara de
recepción 5, se pueden calentar a la alta temperatura sin usar
ningún calentador eléctrico como en la técnica convencional.
Por otra parte, el refrigerante descargado del
refrigerador de gas 12 pasa a continuación a través del
intercambiador de calor interno 30. Entonces, un refrigerante en el
lado de baja presión coge el calor del refrigerante, que ha sido
descargado desde el evaporador 16 y el refrigerante se refrigera
más. Ya que el refrigerante en el lado de baja presión coge el
calor del refrigerante descargado del refrigerador de gas 12 y
pasado a través del intercambiador de calor interno 30 por la
presencia del intercambiador de calor interno 30, un grado de
superenfriamiento aumenta aún más. Por consiguiente, se amplia una
capacidad de superenfriamiento en el evaporador 16.
El gas refrigerante en el lado de alta presión
refrigerado por el intercambiador de calor interno 30 alcanza el
tubo capilar 14 a través del colador 32. Se debe observar que el
gas refrigerante aún tiene un estado supercrítico en la entrada del
tubo capilar 14. El refrigerante está formado en un refrigerante
mezclado en dos fases de un gas/líquido por una caída de presión en
el tubo capilar 14 y fluye hacia el evaporador 16 dispuesto en la
segunda cámara de recepción 7 en este estado. Entonces, el
refrigerante se evapora y absorbe el calor del aire ambiente para
cumplir, de este modo, una función de refrigeración. Se debe
observar que el aire refrigerado por la evaporación del
refrigerante en el evaporador 16 se hace circular en la segunda
cámara de recepción 7 por el funcionamiento del ventilador 19 y
refrigera un material para ser refrigerado, recibido en la segunda
cámara de recepción 7.
Además, el refrigerante fluye hacia fuera del
evaporador 16, entra en el tubo de introducción de refrigerante 22
y alcanza el intercambiador de calor interno 30. Entonces, el
refrigerante coge el calor del refrigerante en el lado de alta
presión y está sujeto a una función de calefacción. Aquí, el
refrigerante se evapora a la baja temperatura, fluye hacia fuera
del evaporador 16 y a veces se lleva a un estado líquido mixto, no
un estado gaseoso completo. Sin embargo, cuando el refrigerante
pasa a través del intercambiador de calor interno 30 para
intercambiar el calor con el refrigerante de alta temperatura en el
lado de alta presión, el refrigerante se calienta. En este momento,
se asegura un grado de recalentamiento del refrigerante y el
refrigerante forma completamente un gas.
En consecuencia, ya que el refrigerante
descargado del evaporador 16 puede gasificarse con seguridad, se
impide con seguridad que un refrigerante líquido se retire al
compresor 10 sin disponer ningún acumulador en el lado de baja
presión y se puede evitar la desventaja de que la compresión
líquida puede dañar al compresor 10. Por consiguiente, puede
ampliarse la fiabilidad del sistema de calefacción y refrigeración
100.
Se debe observar que el refrigerante calentado
por el intercambiador de calor interno 30 repite un ciclo en el
que el refrigerante se introduce en el elemento de compresión del
compresor 10 desde el tubo de introducción de refrigerante 22.
El aire que ha intercambiado el calor con el
refrigerador de gas 12 del circuito refrigerante 20 se hace
circular en la primera cámara de recepción 5 por el ventilador 18
de esta manera y en consecuencia el material para ser calentado,
recibido en la primera cámara de recepción 5, se puede calentar. El
aire que ha intercambiado el calor con el evaporador 16 en el
circuito refrigerante 20 se hace circular en la segunda cámara de
recepción 7 por el ventilador 19 y en consecuencia el material para
ser refrigerado, recibido en la segunda cámara de recepción 7, se
puede refrigerar.
Especialmente, ya que se usa dióxido de carbono
que tiene características de calefacción satisfactorias como el
refrigerante descrito anteriormente, la primera cámara de recepción
5 se puede calentar usando el aire que ha intercambiado el calor
con el refrigerador de gas 12. El aire se ha descargado hasta ahora
al exterior. Por consiguiente, la primera cámara de recepción 5 y
el material para ser calentado, recibido en la primera cámara de
recepción 5, se pueden calentar sin disponer un miembro de
calefacción como un calentador eléctrico o dispositivo de
calefacción especial. En consecuencia, el consumo de energía del
sistema de calefacción y refrigeración 100 se puede reducir
notablemente.
Segundo
ejemplo
A continuación, se describirá otra realización
de un sistema de calefacción y refrigeración según un segundo
ejemplo, que no forma parte de la invención, con referencia a la
figura 2. La figura 2 muestra un diagrama de constitución interna
de un sistema de calefacción y refrigeración 200 en este caso. Se
debe observar que en la figura 3, los componentes indicados con los
mismo números de referencia que los de la figura 1 producen los
mismos efectos o similares.
En la figura 2, el número de referencia 40
indica un conducto dispuesto de tal manera que se intercambia calor
con una primera cámara de recepción 5 y un extremo del conducto 40
está abierto en el refrigerador de gas 12 dispuesto en la cámara de
máquina 9. El otro extremo del conducto 40 se abre sobre una cámara
de almacenamiento 1 y se comunica con el exterior del sistema de
calefacción y refrigeración 200. Además, el ventilador 18 sopla el
aire que ha intercambiado el calor con el refrigerador de gas 12
hacia el conducto 40.
Por otra parte, en la primera cámara de
recepción 5, están dispuestos un calentador eléctrico 45 para
calentar el interior de la primera cámara 5 y un ventilador 47 para
hacer circular el aire calentado por el calentador eléctrico 45 en
la primera cámara de recepción 5.
A continuación, se describirá en este caso un
funcionamiento del sistema de calefacción y refrigeración 200. Un
dispositivo de control (no mostrado) inicia los funcionamientos de
un ventilador 18 dispuesto en un cámara de máquina 9, un ventilador
19 dispuesto en una segunda cámara de recepción 7 y un ventilador
47 dispuesto en la primera cámara de recepción 5 y también activa
un elemento de transmisión de un compresor 10. El dispositivo de
control también inicia el suministro de energía para el calentador
eléctrico 45. Además, el aire calentado por el calentador eléctrico
45 se hace circular en la primera cámara de recepción 5 por el
ventilador 47 y calienta la primera cámara de recepción 5 y un
material para ser calentado, recibido en la primera cámara de
recepción 5. Al iniciar el elemento de transmisión, se introduce un
gas refrigerante de baja presión en el cilindro de un elemento de
compresión (no mostrado) del compresor 10 desde un tubo de
introducción de refrigerante 22, comprimido para constituir un gas
refrigerante de alta temperatura/ presión y descargado al exterior
del compresor 10 desde un tubo de descarga de refrigerante 24. En
este caso, el refrigerante está comprimido a una presión
supercrítica apropiada y el gas refrigerante descargado desde el
tubo de descarga de refrigerante 24 fluye hacia el refrigerador de
gas 12 dispuesto en la cámara de máquina 9.
Aquí, el refrigerante de alta
temperatura/presión comprimido por el compresor 10 no se condensa y
se maneja en un estado supercrítico. Además, el gas refrigerante de
alta temperatura/presión emite el calor en el refrigerador de gas
12. Se debe observar que por el funcionamiento del ventilador 18,
el aire se calienta por el calor emitido desde el refrigerante de
alta temperatura/presión en el refrigerador de gas 12 y el aire a
la temperatura alta se sopla hacia el conducto 40. En consecuencia,
se calienta el interior del conducto 40. Ya que el conducto 40 está
dispuesto de tal manera como para intercambiar el calor con la
primera cámara de recepción 5, la primera cámara de recepción 5 se
calienta por el calor radiante del conducto 40. En consecuencia, la
primera cámara de recepción 5 y el material para ser calentado,
recibido en la primera cámara de recepción 5, se pueden
calentar.
Por consiguiente, la primera cámara de recepción
5 y el material para ser calentado, recibido en la primera cámara
de recepción 5, se pueden calentar tanto por el calor radiante del
conducto 40 como del aire calentado por el calentador eléctrico 45
y hecho circular por el ventilador 47. Cuando la primera cámara de
recepción 5 se calienta por el calor radiante del conducto 40 de
esta manera, la primera cámara radiante 5 se puede calentar
suficientemente sin aumentar la capacidad del calentador eléctrico
45 y, por consiguiente, se puede reducir el consumo de energía.
Además, en un refrigerante como dióxido de
carbono, una presión del refrigerante en un lado de alta presión
aumenta mucho. Por consiguiente, cuando este refrigerante se usa,
hay una posibilidad de que una tubería refrigerante en el lado de
alta presión del circuito refrigerante 20 se rompa por la alta
presión. Sin embargo, en la presente realización, el refrigerador
de gas 12 está dispuesto en la cámara de máquina 9, el ventilador
18 sopla el aire que ha intercambiado el calor con el refrigerador
12 hacia el conducto 40 y la primera cámara de recepción 5 se
calienta por el calor radiante del conducto 40. Por consiguiente,
incluso si se dañan las tuberías en el lado de alta presión del
circuito refrigerante, se puede impedir una desventaja de que
dentro de la primera cámara de recepción 5 se contamine. En
consecuencia, los daños por la rotura del circuito refrigerante en
el lado de alta presión se pueden minimizar y se puede mejorar la
fiabilidad del sistema de calefacción y refrigeración 200 que
comprende el circuito refrigerante 20 usando refrigerante de
dióxido de carbono.
Por otra parte, el refrigerante descargado del
refrigerador de gas 12 pasa a continuación a través de un
intercambiador de calor interno 30. Entonces, el calor del
refrigerante lo coge un refrigerante en el lado de baja presión,
que ha sido descargado del evaporador 16 y el refrigerante se
refrigera a continuación y alcanza el tubo capilar 14 a través del
colador 32. Además, el refrigerante está formado en un refrigerante
mezclado de dos fases de un gas/líquido por una caída de presión en
el tubo capilar 14 y fluye hacia el evaporador 16 dispuesto en la
segunda cámara de recepción 7 en este estado. Entonces, el
refrigerante se evapora y absorbe el calor del aire ambiente para,
de este modo, cumplir una función de refrigeración. Se debe
observar que el aire refrigerado por la evaporación del
refrigerante en el evaporador 16 se hace circular en la segunda
cámara de recepción 7 por el funcionamiento del ventilador 19 y
refrigera la segunda cámara de recepción 7 y un material para ser
refrigerado, recibido en la segunda cámara de recepción 7.
Además, el refrigerante fluye hacia fuera del
evaporador 16, entra en el tubo de introducción de refrigerante 22
y pasa a través del intercambiador de calor interno 30 como se ha
descrito anteriormente. En este proceso, el refrigerante coge el
calor del refrigerante en el lado de alta presión, está sujeto a una
función de calefacción y se introduce en el elemento de compresión
del compresor 10 desde el tubo de introducción de refrigerante 22.
Este ciclo se repite.
\vskip1.000000\baselineskip
Primera
realización
A continuación, se describirá una realización de
un sistema de calefacción y refrigeración de la presente invención
con referencia a las figuras 3 y 4. Las figuras 3 y 4 muestran
diagramas de constitución interna de un sistema de calefacción y
refrigeración 300 en este caso. En las figuras 3 y 4 los
componentes indicados con los mismos números de referencia que los
de las figuras 1 ó 2 producen los mismos efectos o similares.
En las figuras 3 y 4, el número de referencia 36
es un sensor de temperatura que es un medio de detección para
detectar la temperatura del aire que ha intercambiado calor con un
refrigerador de gas 12 y el sensor de temperatura está conectado a
un dispositivo de control 110 descrito más tarde. El número de
referencia 37 indica un sensor de temperatura para detectar la
temperatura del aire en una primera cámara de recepción 5 y el
sensor de temperatura 37 está conectado al dispositivo de control
110. El número de referencia 38 indica un sensor de temperatura
para detectar la temperatura del aire en una segunda cámara de
recepción 7 y el sensor de temperatura está conectado al
dispositivo de control 110 de la misma manera que en los sensores
de temperatura 36 y 37.
Por otra parte, un agujero de comunicación 50
conectado al exterior del sistema de calefacción y refrigeración
300 se forma en los alrededores de la abertura de un extremo de un
conducto 40 y el agujero de comunicación se puede abrir/cerrar por
una placa de conmutación 55. La placa de conmutación 55 conmuta si
soplar el aire que ha intercambiado el calor con el refrigerador de
gas 12 hacia el conducto 40 por un ventilador 18 o descargar el aire
al exterior desde el agujero de comunicación 50 y un motor o
solenoide controlado por el dispositivo de control 110 conmuta la
placa de conmutación 55.
Aquí, el dispositivo de control 110 controla el
sistema de calefacción y refrigeración 300 y una entrada del
dispositivo de control 110 está conectada al conmutador de alta
presión 34 y a los sensores de temperatura 36, 37, 38. Además, un
compresor 10 y el ventilador 18 conectados a una salida, un
ventilador 19 de la segunda cámara de recepción 7 y un ventilador
47 de la primera cámara de recepción 5 están controlados basados en
estas entradas. Además, el dispositivo de control 110 controla la
placa de conmutación 55 a la temperatura del aire que ha
intercambiado el calor con el refrigerador de gas 12, detectada por
el sensor de temperatura 36 y la temperatura del aire en la primera
cámara de recepción 5, detectada por el sensor de temperatura
37.
Es decir, la temperatura del aire que ha
intercambiado el calor con el refrigerador de gas 12, detectada por
el sensor de temperatura 36, es más alta que la del aire en la
primera cámara de recepción 5, detectada por el sensor de
temperatura 37. En este caso, como se muestra en la figura 3, el
dispositivo de control 110 abre el conducto 40, cierra el agujero
de comunicación 50 y permite al aire que ha intercambiado el calor
con el refrigerador de gas 12 fluir en el conducto 40 por el
ventilador 18. Por otra parte, la temperatura del aire que ha
intercambiado el calor con el refrigerador de gas 12, detectada por
el sensor de temperatura 36, es más baja que la del aire en la
primera cámara de recepción 5, detectada por el sensor de
temperatura 37. En este caso, para prohibir la calefacción del
interior de la primera cámara 5 por el refrigerador de gas 12, como
se muestra en la figura 4, el dispositivo de control 110 abre el
agujero de comunicación 50, cierra el conducto 40 por la placa de
conmutación 55 e impide que se pase el aire del refrigerador de gas
12 al conducto 40.
A continuación, se describirá en este caso un
funcionamiento del sistema de calefacción y refrigeración como se
ha descrito anteriormente. El dispositivo de control 110 inicia el
funcionamiento del ventilador 18 dispuesto en una cámara de máquina
9, el ventilador 19 dispuesto en la segunda cámara de recepción 7 y
el ventilador 47 dispuesto en la primera cámara de recepción 5 y
también inicia un elemento de transmisión del compresor 10. El
dispositivo de control 110 también inicia el suministro de energía
a un calentador eléctrico 45. En consecuencia, el aire calentado
por el calentador eléctrico 45 se hace circular en la primera
cámara de recepción 5 por el ventilador 47 como en la realización
descrita anteriormente y calienta la primera cámara de recepción 5
y un material para ser calentado, recibido en la primera cámara de
recepción 5.
Además, al iniciar del elemento de transmisión,
se introduce un gas refrigerante de baja presión en un cilindro
del elemento de compresión (no mostrado) del compresor 10 desde un
tubo de introducción de refrigerante 22, comprimido para constituir
un gas refrigerante de alta temperatura/presión y descargado al
exterior del compresor 10 desde un tubo de descarga de refrigerante
24. En este caso, el refrigerante se comprime a una presión
supercrítica apropiada y el gas refrigerante descargado desde el
tubo de descarga de refrigerante 24 fluye hacia el refrigerador de
gas 12 dispuesto en la cámara de máquina 9 y emite calor.
Aquí, como se ha descrito anteriormente, la
temperatura del aire que ha intercambiado calor con el refrigerador
de gas 12, detectada por el sensor de temperatura 36, es más alta
que la del aire en la primera cámara de recepción 5, detectada por
el sensor de temperatura 37 como se ha descrito anteriormente. En
este caso, como se muestra en la figura 3, el dispositivo de
control 110 abre el conducto 40 y cierra el agujero de comunicación
50.
En consecuencia, el aire calentado a la alta
temperatura por el calor emitido por el refrigerante de
temperatura/alta presión en el refrigerador de gas 12 se sopla
hacia el conducto 40 por el funcionamiento del ventilador 18 y el
interior del conducto 40 se calienta. Ya que el conducto 40 está
dispuesto de tal manera como para intercambiar el calor con la
primera cámara de recepción 5, la primera cámara de recepción 5 se
calienta por el calor radiante del conducto 40. En consecuencia, el
material para ser calentado, recibido en la primera cámara de
recepción también se puede calentar.
Por consiguiente, de la misma manera que en las
realizaciones descritas anteriormente, la primera cámara de
recepción 5 y el material para ser calentado, recibido en la
primera cámara de recepción 5, se pueden calentar ambos por el
calor radiante del conducto 40 y el aire calentado por el
calentador eléctrico 45 y al que ha hecho circulara el ventilador
47. En consecuencia, se amplia una eficiencia de calefacción de la
primera cámara de recepción 5. Cuando el calor radiante del
conducto 40 calienta la primera cámara de recepción 5 de esta
manera, la primera cámara de recepción 5 se puede calentar
suficientemente sin aumentar la capacidad del calentador eléctrico
45 y, por consiguiente, se puede reducir el consumo de energía.
Por otra parte, la temperatura del aire que ha
intercambiado el calor con el refrigerador de gas 12, detectada por
el sensor de temperatura 36, es más baja que la del aire en la
primera cámara de recepción 5, detectada por el sensor de
temperatura 37. En este caso, para prohibir la calefacción del
interior de la primera cámara de recepción 5 por el refrigerador de
gas 12, como se muestra en la figura 4, el dispositivo de control
110 abre el agujero de comunicación 50 y cierra el conducto 40 por
la placa de conmutación 55.
En consecuencia, el aire que ha intercambiado el
calor con el refrigerador de gas 12 se descarga al exterior del
sistema de calefacción y refrigeración 300 desde el agujero de
comunicación 50 por el ventilador 18 sin ser soplado hacia el
conducto 40. Por consiguiente, es posible evitar de antemano una
desventaja de que la primera cámara de recepción se refrigere por
el aire que ha intercambiado el calor con el refrigerador de gas 12
y cuya temperatura es menor que la de la primera cámara de
recepción 5.
Por lo tanto, la temperatura del aire que ha
intercambiado el calor con el refrigerador de gas 12, detectada por
el sensor de temperatura 37, es más alta que la de la primera cámara
de recepción 5, detectada por el sensor de temperatura 37. En este
caso, como se ha descrito anteriormente, el dispositivo de control
110, sopla el aire que ha intercambiado el calor con el refrigerador
de gas 12 hacia el conducto 40 y la primera cámara de recepción 5 se
puede calentar por el calentador eléctrico 45 dispuesto en la
primera cámara de recepción 5 y el calor radiante del conducto 40.
En consecuencia, se amplia una eficiencia de la primera cámara de
recepción 5.
Además, la temperatura del aire que ha
intercambiado el calor con el refrigerador de gas 12, detectada por
el sensor de temperatura 37, es más baja que la de la primera cámara
de recepción 5, detectada por el sensor de temperatura 37. En este
caso, el dispositivo de control 110 no sopla el aire que ha
intercambiado el calor con el refrigerador de gas 12 hacia el
conducto 40 y es posible evitar de antemano una desventaja de que la
primera cámara de recepción 5 se refrigere.
Generalmente, se mejora la eficiencia de
calefacción de la primera cámara de recepción en el sistema de
calefacción y refrigeración 300, mientras se puede reducir el
consumo de energía.
Por otra parte, el refrigerante descargado desde
el refrigerador de gas 12 pasa a través de un intercambiador de
calor interno 30. Entonces, el refrigerante en el lado de baja
presión, que se ha descargado del evaporador 16, coge el calor del
refrigerante y el refrigerante se refrigera además y alcanza el
tubo capilar 14 a través del colador 32. Además, el refrigerante
está formado en un refrigerante mezclado en dos fases de un
gas/líquido por una caída de presión en el tubo capilar 14 y fluye
hacia el evaporador 16 dispuesto en la segunda cámara de recepción
7 en este estado. Entonces, el refrigerante se evapora y absorbe el
calor del aire ambiente para cumplir, de este modo, una función de
refrigeración. Se debe observar que el aire refrigerado por la
evaporación del refrigerante en el evaporador 16 se hace circular
en la segunda cámara de recepción 7 por el funcionamiento del
ventilador 19 y refrigera la segunda cámara de recepción 7 y un
material para ser refrigerado, recibido en la segunda cámara de
recepción 7.
Además, el refrigerante fluye hacia fuera del
evaporador 16, entra en el tubo de introducción de refrigerante 22
y pasa a través del intercambiador de calor 30 como se describe
anteriormente. En este proceso, el refrigerante coge el calor del
refrigerante en el lado de alta presión, está sujeto a una función
de calefacción y se introduce en el elemento de compresión del
compresor 10 desde el tubo de introducción de refrigerante 22. Este
ciclo se repite.
Claims (4)
1. Un sistema para calentar y refrigerar la
primera y segunda cámaras (5, 7) respectivamente, comprendiendo un
circuito de refrigeración (20) que incluye un compresor (10), un
refrigerador de gas (12) y un evaporador (16), estando configurados
el refrigerador de gas (12) y el evaporador (16) de manera que el
aire calentado por el refrigerador de gas (12) se despida a la
primera cámara (5) para calentar la primera cámara (5) y el aire
refrigerado por el evaporador (16) se despida a la segunda cámara
(7) para refrigerar la segunda cámara (7), comprendiendo además el
circuito de refrigeración (20) un conducto (40) situado adyacente a
la primera cámara (5) tal que el aire calentado por el refrigerador
de gas (12) se despide al conducto (40) y el calor se irradia del
aire en el conducto (40) en la primera cámara (5) para calentar la
primera cámara (5) caracterizado porque el conducto (40)
incluye un miembro de válvula (55) operativo para permitir al aire
calentado por el refrigerador de gas (12) pasar selectivamente al
conducto (40) o ser expulsado a la atmósfera.
2. Un sistema según la reivindicación 1, que
comprende sensores de temperatura (36, 37) para determinar la
temperatura del aire calentado por el refrigerador de gas (12) y la
temperatura del aire en la primera cámara (5), en la que el miembro
de válvula (55) está operativo para permitir al aire calentado por
el refrigerador de gas (12) en el conducto (40) cuando la
temperatura sentida en la primera cámara (5) es más baja que la
temperatura sentida del aire calentado por el refrigerador de gas
(12) y operativo para cerrar el conducto (40) cuando la temperatura
sentida en la primera cámara (5) es más alta que la temperatura
sentida del aire calentado por el refrigerador de gas (12) de manera
que el aire calentado por el refrigerador de gas (12) se expulsa a
la atmósfera.
3. Un procedimiento de calentar y refrigerar una
primera y segunda cámaras (5, 7) respectivamente, usando un
sistema de calefacción y refrigeración que comprende un circuito de
refrigeración (20) que incluye un compresor (10), un refrigerador
de gas (12) y un evaporador (16), incluyendo el procedimiento la
etapa de colocar el refrigerador de gas (12) y el evaporador (16)
de manera que el aire calentado por el refrigerador de gas (12) se
despida a la primera cámara (5) para calentar la primera cámara (5)
y el aire refrigerado por el evaporador (16) se despida a la
segunda cámara (7) para refrigerar la segunda cámara (7), el
sistema de calefacción y refrigeración incluye además un conducto
situado adyacente a la primera cámara tal que el aire calentado por
el refrigerador de gas se despide al conducto y se irradia calor
del aire en el conducto a la primera cámara para calentar la
primera cámara, caracterizado porque el conducto incluye un
miembro de válvula, y porque el procedimiento incluye la etapa de
manejar el miembro de válvula para permitir al aire calentado por
el refrigerador de gas pasar selectivamente al conducto o ser
expulsado a la atmósfera.
4. Un procedimiento según la reivindicación 3,
en el que el sistema de calefacción y refrigeración incluye
sensores de temperatura (36, 37) para determinar la temperatura del
aire calentado por el refrigerador de gas (12) y la temperatura del
aire en la primera cámara (5), incluyendo el procedimiento la etapa
de manejar el miembro de válvula (55) para permitir al aire
calentado por el refrigerador de gas (12) en el conducto (40)
cuando la temperatura sentida en la primera cámara (5) es más baja
que la temperatura sentida del aire calentado por el refrigerador
de gas (12) y de manejar el miembro de válvula (55) para cerrar el
conducto (40) cuando la temperatura sentida en la primera cámara
(5) es más alta que la temperatura sentida del aire calentado por
el refrigerador de gas (12) de manera que el aire calentado por el
refrigerador de gas (12) se expulsa a la atmósfera.
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