CN101002062A - 制冷系统 - Google Patents

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Abstract

本发明致力于一种用于售货机、药柜和类似腔室(10)的制冷系统，其在不一定能使用外部动力期间继续提供温度控制。该系统典型地具有由电力网(16)供电的压缩机/冷凝器子系统(11)和包括绝热共晶箱的第二子系统(12)。当能够使用外部电源时压缩机/冷凝器采用外部电源冷却共晶箱(12)，共晶箱冷却冷却腔室(10)而不需要外部动力。在第二子系统(12)和腔室(10)之间的制冷剂回路(4)通过对流和/或重力以及简单的控制器(15)操作。

Description

制冷系统
技术领域
本发明涉及用于封闭空间的制冷系统，特别但不仅仅涉及在外部动力不一定可用的期间对封闭空间继续提供温度控制的共晶(eutectic)系统。
背景技术
要求许多制冷系统提供冷却而不必需使用连续供电。在一些情况下，对于在偏远的区域中一天大部分时间或者对于移动系统不能使用电源。在其它情况下，要求系统避免在高峰期消耗动力。已经开发出传统的共晶系统以在这些情况下进行操作，但是没有提供用于许多目的的合适温度控制。已经开发出具有蓄电池太阳能系统，但是相对昂贵并不能保证用电。
发明内容
本发明的目的在于提供一种使用具有温度控制的共晶子系统的制冷系统，其能够用于使用期间在没有外部动力的情况下进行操作，或者至少提供一种现有系统的替换。
本发明的一个方面是一种用于腔室的制冷系统，包括：由外部源提供动力的第一冷却子系统；不一定由外部源提供动力的第二冷却子系统；第一热通道，第一冷却子系统在被提供动力时通过该第一热通道冷却第二冷却子系统；第二热通道，第二冷却子系统通过该第二热通道冷却腔室；在第二热通道中的控制器，其操作以将腔室维持在预定温度。
优选地，所述第二热通道是制冷剂回路，其通过对流将热量从腔室传送到第二冷却子系统。回路中的制冷剂通过在腔室中从相对较低的位置到相对较高的位置的蒸发，接着通过第二子系统中的冷凝和重力下降，从而进行循环。优选地，控制器包括阀，其调节制冷剂绕回路流动而不需要外部动力源。
优选地，第一冷却子系统包括压缩机/冷凝器装置，其由电力网供电，第二冷却子系统包括绝热共晶箱。在一个实施例中，第一热通道包括在第一冷却子系统和第二冷却子系统之间的制冷剂回路，其与第二热通道分开。在另一实施例中，第一和第二热通道组合在一起，以便第一冷却子系统在被提供动力时冷却第二冷却系统和腔室。
本发明的另一方面是一种冷却腔室的方法，包括：操作被提供动力的冷却系统以从未被提供动力的冷却系统吸取热量；通过从腔室到未被提供动力的冷却系统的对流传热来冷却腔室。
优选地所述方法还包括：在不能使用动力的期间停止被提供动力的冷却系统的运行；在该期间通过从腔室到未被提供动力的冷却系统的对流传热来继续冷却腔室。控制从腔室到未被提供动力的冷却系统的传热以将腔室维持在预定温度。
该腔室可以是例如售货机(merchandiser)、冷储存室、医药供应品柜、可运输的容器或空调房间。
附图说明
下面参考附图描述本发明的优选实施例，其中：
图1A和1B示意性地表示可选制冷系统；
图2A和2B示意性地更详细地表示该可选制冷系统；
图3表示可以在任一系统中用作阀的电磁阀；
图4表示可以用在任一系统中的换热器；以及
图5A、5B、5C是具有制冷系统的售货机的视图。
具体实施方式
参考附图会理解本发明可以通过用于大量不同目的的大量不同方式来实施。在此所描述的系统仅作为示例给出。也会理解这些系统的许多组件具有传统的特性，不需要详细描述。
图1A和1B示出可替换的制冷系统，每个都设置成冷却腔室10。每个系统包括：第一冷却子系统11；典型的压缩机/冷凝器设备，其由外部源16(例如电力网)供电；第二冷却子系统12；典型的共晶装置，其通常没有外部动力供应。第一热通道13(典型的是制冷剂回路)连接第一和第二冷却子系统，而第二热通道14(典型的也是制冷剂回路)连接腔室和第二冷却子系统。在第二冷却系统中的温度探测器17确定何时需要操作第一冷却系统，在腔室中的温度探测器18确定何时需要操作第二冷却系统。
在图1A中，热通道是分开的，第一冷却子系统11用作冷却第二冷却子系统12，第二冷却子系统12又冷却腔室。在图1B中，热通道是部分组合在一起，以便第一冷却子系统冷却第二子系统和腔室。在两种情况下，制冷剂沿着第一通道的运动通常由提供给第一冷却子系统的电源来驱动，而制冷剂沿着第二通道的运动通常由重力和/或对流来驱动而不需要外部电源。例如电磁阀的控制器15设置在第二热通道中以响应探测器18控制制冷剂的运动，并从而控制腔室的温度。可以有子系统和通道的各种可替换构造。
图2A更详细地表示图1A中的制冷系统。第一冷却系统11包括：压缩机20、冷凝器21、浮子22、换热器23和毛细闸24。第二冷却系统12包括含有共晶溶液或其它材料(例如盐水或乙烯乙二醇)的绝热箱28。在本示例中腔室10是制冷柜。包括集液器25的制冷剂回路形成冷却系统之间的第一热通道13，并可以被认为是第一冷却系统的一部分。制冷剂回路形成第二冷却系统和腔室之间的第二热通道14，并且在腔室中包括一个或更多的蒸发器26和17。第二回路可以被认为是第二冷却系统的一部分。
当可以通过动力源16使用动力时，图2A中的压缩机系统11能够冷却系统12。回路13中的制冷剂作为相对较冷的低压气体进入压缩机20，并作为相对较热的高压气体运送到冷凝器21。冷凝器将热量从气体散发到大气中并在回路中形成热的液体。浮子22和闸24是控制装置，其调节液体沿着回路13从冷凝器到共晶箱的流动，特别当系统启动和共晶箱相对较热时。液体经由通过这些装置的膨胀而冷却。一旦在共晶箱28中，回路13中的液体制冷剂通过蒸发吸收来自共晶材料的热量，并接着经由换热器作为气体返回压缩机。集液器25是防止任何未蒸发的液体制冷剂到达压缩机的收集器。
图2A中的共晶系统12冷却腔室10，而不必需使用来自外部源的动力或与腔室直接接触。制冷剂回路14设置成制冷剂响应重力和对流效应进行循环，其整体流动速率由控制器15确定。制冷剂在箱28中冷却和降低并作为液体从箱进入腔室。制冷剂进入腔室中的相对较低点，并且根据腔室的温度，或者朝着顶部蒸发器27被向上推，或者开始最初在基部蒸发器26中的蒸发。从而液体从腔室吸收热量并作为气体从腔室中的相对较高点返回箱28。
图2B表示热通道组合在一起的制冷系统，作为图2A中的系统的替换。压缩机子系统11根据控制器15的状态，或者只冷却共晶子系统12，或者冷却共晶子系统和腔室。图2B的系统在较大负荷下更快地冷却腔室，但是组合的通道需要共同的制冷剂并且在泄漏的情况下更难修复。另一方面，图2B的系统允许使用不同的制冷剂，可以选择该制冷剂以用于特定回路的运行。
图3更详细地表示了电磁阀15。通过微处理器(未示)操作阀，该微处理器监控温度探测器17和18并从电池(未示)获取动力。微处理器在需要时向一对线圈30输送脉冲以打开和关闭阀的阀座31。阀通常通过弹簧32保持在关闭位置，在该位置不需要动力。类似地，阀可以通过磁铁33保持在打开位置，而不需要附加动力。给合适的线圈输送脉冲以改变阀座的打开或关闭状态，在很短的时间周期需要最小的动力。也可以使用根据温度差操作而不需要电池动力的其它阀系统。
图4更详细地表示图2A和2B的换热器23。热的液体制冷剂从冷凝器21流经高侧浮子22作为带有一些蒸气的冷液体到达换热器。当运动回压缩机20时，来自共晶箱的相对冷的蒸气也流经换热器。来自箱的冷蒸气使来自浮子的液体和蒸气过冷，以便形成没有蒸气的冷的液体，其向毛细闸24运动。确定在流入的和流出的液体和蒸气之间的换热水平以增加压缩机的效率。
图5A、5B和5C是包含图2A或2B所示的制冷系统的售货机的剖视图。售货机包括具有前门51和用于产品(例如食品或饮料)的架子52的柜50，其可以安装在轮子53上。来自位于柜后部的共晶箱12的制冷剂流经基部蒸发器26向上流入顶部蒸发器27，如图所示，然后返回箱中。共晶箱和顶部蒸发器之间的阀15控制制冷剂的流动。在柜的顶部的可选风机54驱动空气向下流经顶部蒸发器流入基部蒸发器，如图所示。风机通过电力网供电并在不能用电时通常不操作。
如图5C所示，在本示例中压缩机20位于柜的后部的上部中。冷凝器21位于柜的后部的一侧并可以具有风机55以在可以用电时辅助散热。可以采用相对较小的压缩机，因为在柜中骤加负荷或较大负荷的效应(例如前门的打开和架子的堆积)被共晶箱中的吸热所缓和。在预定时间周期也可以优化压缩机的操作，以具有减少数量的启动事件。

Claims (11)

1.一种用于腔室的制冷系统，包括：
第一冷却子系统，其由外部源提供动力；
第二冷却子系统，其不必需由外部源供电；
第一热通道，所述第一冷却子系统当被提供动力时通过该第一热通道冷却第二冷却子系统；
第二热通道，所述第二冷却子系统通过该第二热通道冷却腔室，而不需要来自外部源的动力；以及
在所述第二热通道中的控制器，该控制器操作以将腔室维持在预定温度。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二热通道是制冷剂回路，该制冷剂回路通过对流将热量从腔室传送到第二冷却子系统。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，在所述回路中的制冷剂通过在腔室中从相对较低位置到相对较高位置的蒸发，接着通过在第二子系统中的冷凝和在重力作用下的下降，从而进行循环。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器包括阀，该阀调节制冷剂绕所述回路的流动而不需要来自外部源的动力。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一冷却子系统包括由电力网供电的压缩机/冷凝器装置，所述第二冷却子系统包括绝热共晶箱。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一热通道包括在第一冷却子系统和第二冷却子系统之间的制冷剂回路，其与第二热通道分开。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一和第二热通道部分组合，以便第一冷却子系统在被提供动力时冷却第二冷却子系统和腔室。
8.一种冷却腔室的方法，包括：
操作被提供动力的冷却系统以便从未被提供动力的冷却系统中吸取热量；以及
通过从腔室到未被提供动力的冷却系统的对流传热来冷却腔室。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括：
在不能使用电力期间停止操作被提供动力的冷却系统；以及
通过从腔室到未被提供动力的冷却系统的对流传热，在所述期间继续冷却腔室。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，控制从腔室到未被提供动力的系统的传热以便将腔室维持在预定的温度。
11.根据权利要求8所述的方法，其中，所述腔室是售货机、冷储存室、医药供应品柜、运输容器或空调房间。
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