CN115014016A - 蓄冷装置、制冷系统及储冷方法 - Google Patents

蓄冷装置、制冷系统及储冷方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种蓄冷装置、制冷系统及储冷方法，涉及冷能存储技术领域，提供一种新型的蓄冷能换热设备。该装置包括冰浆筒、保温箱和浆筒换热结构，冰浆筒设置在保温箱的上方，浆筒换热结构插入冰浆筒且通过外部制冷剂经过浆筒换热结构以用于对冰浆筒内的换热介质制冷，冰浆筒上设置排浆口。当液态制冷剂(冷媒)经过浆筒换热结构时，可以吸收冰浆筒内换热介质水的热量，当判断冰浆筒内的水呈冰浆状态时，将打开排浆口，使得冰浆筒内的冰浆流入保温箱，实现冷量的存储。本发明提供的蓄冷装置，可做成小型化。当判断冰浆筒内的换热介质水呈冰浆状态，即把冰浆筒内的介质水排出，可以防止装置冰堵塞现象的发生。

Description

蓄冷装置、制冷系统及储冷方法
技术领域
本发明涉及冷能存储技术领域，尤其是涉及一种蓄冷装置、制冷系统及储冷方法。
背景技术
在目前冷能利用的实际工程应用中，需要在特定的一段时间内保持其连续性、能够实现持续供冷的目的。在涉及到峰电使用阶段时利用蓄冷装置进行少量冷量的储存，同时在涉及到谷电使用的阶段，存在对冷量需求降低的状况，此时可利用谷电阶段使系统继续运行并将其中较大一部分冷量储存，以用于其他对冷量有需求的场合。
目前的蓄冷装置大多为大型的结构，且蓄冷装置通常将其内的换热介质水冷冻成冰，以用于存储冷量。本发明旨在提供一种新型结构的蓄冷装置，可做成小型化，根据使用需求，选择合适数量的蓄冷装置连接在制冷系统的制冷剂传输管道上，以满足不同冷量需求场所的使用；另外，本发明提供的蓄冷装置通过将换热介质水制冷成冰浆，以用于存储冷量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种蓄冷装置、制冷系统及储冷方法，提供一种新型的蓄冷能换热设备。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的蓄冷装置，包括冰浆筒、保温箱和浆筒换热结构，其中，所述冰浆筒为一个以上，所述浆筒换热结构插入所述冰浆筒且通过外部制冷剂经过所述浆筒换热结构以用于对所述冰浆筒内的换热介质制冷，所述冰浆筒上设置排浆口，打开所述排浆口时能将所述冰浆筒内的换热介质输向所述保温箱。
进一步地，所述冰浆筒设置在所述保温箱的上方，以便于所述换热介质在重力流向所述保温箱。
进一步地，所述蓄冷装置还包括驱动结构，所述驱动结构与所述冰浆筒相连接，所述冰浆筒在所述驱动结构的带动下能发生自转或摆动。
进一步地，所述冰浆筒为两端开口结构，所述冰浆筒的两端设置密封配合件，所述浆筒换热结构的两端分别穿过对应的所述密封配合件连接在所述冰浆筒上，所述密封配合件与所述冰浆筒密封配合且所述冰浆筒能相对于所述密封配合件发生转动。
进一步地，其中一个所述密封配合件上设置进水口，所述进水口通过输水管道与所述保温箱相连接，所述输水管道上设置驱动装置。
进一步地，所述驱动结构包括驱动电机和皮带轮传送机构，所述驱动电机的输出轴通过所述皮带轮传送机构与所述冰浆筒相连接；或者，所述驱动结构包括驱动电机和齿轮传动结构，所述驱动电机的输出轴通过所述齿轮传动结构与所述冰浆筒相连接；或者，所述驱动结构包括驱动电机和支撑轮，所述驱动电机与所述支撑轮相连接，所述冰浆筒支撑在所述支撑轮上，所述支撑轮转动带动所述冰浆筒转动。
进一步地，所述蓄冷装置包括壳体，所述冰浆筒以及所述保温箱设置在所述壳体内，所述冰浆筒支撑在所述壳体上且与所述壳体转动连接；或者，所述蓄冷装置包括架体，所述冰浆筒支撑在所述架体上且与所述架体转动连接。
进一步地，所述冰浆筒横向设置，所述冰浆筒为锥形筒状，所述排浆口设置在所述冰浆筒的周向侧面且位于远离所述冰浆筒的尖端侧；或者，所述为冰浆筒为中间截面半径大、两端截面半径小的椭球状筒，所述排浆口设置在所述冰浆筒的周向侧面且位于所述冰浆筒的中间位置。
进一步地，所述浆筒换热结构包括进分流器、出汇流器以及若干浆筒换热管道，所述浆筒换热管道插入所述冰浆筒且所述浆筒换热管道的两端分别与所述进分流器和出汇流器相连接。
进一步地，所述冰浆筒的内侧面上设置扰动肋板，所述扰动肋板设置在所述述冰浆筒的内侧面上。
进一步地，所述扰动肋板呈圆环状且沿所述冰浆筒的轴线方向分布多个所述扰动肋板；或者，所述扰动肋板呈条形板状且沿所述冰浆筒的周向方向分布多个所述扰动肋板。
进一步地，所述蓄冷装置还包括冷能利用换热器，所述冷能利用换热器设置在所述保温箱上。
本发明提供一种制冷系统，所述制冷系统上设置一个以上所述的蓄冷装置，所述蓄冷装置的浆筒换热结构与所述制冷系统的制冷剂传输管道相连接。
本发明提供一种所述的蓄冷装置的储冷方法，包括以下内容：判断所述冰浆筒内的换热介质水是否呈冰浆状态；若是，打开所述冰浆筒上的排浆口，使得所述冰浆筒内的冰浆流入所述保温箱。
进一步地，还包括以下内容：检测所述保温箱内换热介质的温度以及判断所述冰浆筒内是否有换热介质；若所述换热介质的温度大于设定值且所述冰浆筒内没有换热介质，将所述保温箱内的换热介质输向所述冰浆筒。
本发明提供了一种蓄冷装置，包括冰浆筒、保温箱和浆筒换热结构，冰浆筒为一个以上，浆筒换热结构插入冰浆筒且通过外部制冷剂经过浆筒换热结构以用于对冰浆筒内的换热介质制冷，冰浆筒上设置排浆口，当液态制冷剂(冷媒)经过浆筒换热结构时，可以吸收冰浆筒内换热介质水的热量，当判断冰浆筒内的水呈冰浆状态时，将打开排浆口，使得冰浆筒内的冰浆流入保温箱，实现冷量的存储，当冰浆筒内的冰浆排放完毕，再关闭排浆口。本发明提供的蓄冷装置，可做成小型化，根据使用需求，可以选择合适数量的蓄冷装置连接在制冷系统的制冷剂传输管道上，以满足不同冷量需求场所的使用。
关于“水呈冰浆状态”，即水内包含于固态状的冰渣，且呈流体状，当判断冰浆筒内的换热介质水呈冰浆状态，即把冰浆筒内的介质水排出，可以防止装置冰堵塞现象的发生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的蓄冷装置的示意图；
图2是本发明实施例提供的冰浆筒的剖视图；
图3是本发明实施例提供的冰浆筒的剖视图。
图中1-冰浆筒；101-排浆口；102-密封配合件；103-进水口；2-保温箱；3-浆筒换热结构；301-出汇流器；302-浆筒换热管道；303-进分流器；4-驱动结构；5-驱动装置；6-冷能利用换热器；7-壳体；8-分流器；9-扰动肋板。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
参见图1，本发明提供了一种蓄冷装置，包括冰浆筒1、保温箱2和浆筒换热结构3，其中，冰浆筒1为一个以上，浆筒换热结构3插入冰浆筒1且通过外部制冷剂经过浆筒换热结构3以用于对冰浆筒1内的换热介质制冷，冰浆筒1上设置排浆口101，打开排浆口101时能将冰浆筒1内的换热介质输向保温箱2，优选冰浆筒1设置在保温箱2的上方，以便于换热介质在重力流向保温箱2(当冰浆筒1未设置在保温箱2的上方，可以在冰浆筒1与保温箱2的连接管道上设置泵体)。浆筒换热结构3的两端穿过冰浆筒1，浆筒换热结构3与制冷系统的制冷剂传输管道相连接，当液态制冷剂(冷媒)经过浆筒换热结构3时，可以吸收冰浆筒1内换热介质(水)的热量，当判断冰浆筒1内的水呈冰浆状态时，将打开排浆口101，使得冰浆筒1内的冰浆流入保温箱2，实现冷量的存储，当冰浆筒1内的冰浆排放完毕，再关闭排浆口101。关于“水呈冰浆状态”，即水内包含于固态状的冰渣，且呈流体状。对于冰浆筒1的数量，可以根据蓄冷装置的大小以及具体使用情况，设置合理数量个冰浆筒1。
关于用以打开、关闭排浆口101的结构，本发明不做过多限定，采用现有结构可实现排浆口101打开、关闭即可。关于保温箱2，由于保温箱2内存放冰浆，所以，保温箱2可以保温的箱体。
保温箱2可以不设置顶盖，为顶部开口的箱体结构；优选保温箱2设置顶盖，当需要将冰浆筒1内的冰浆排至保温箱2内时，打开保温箱2的顶盖即可。
蓄冷装置还包括驱动结构4，驱动结构4与冰浆筒1相连接，冰浆筒1在驱动结构4的带动下能发生缓慢自转或摆动，以便于冰浆筒1内的换热介质发生流动。这里，要说明的是，冰浆筒1内不注满换热介质。
参见图1，蓄冷装置包括壳体7，冰浆筒1以及保温箱2设置在蓄冷装置的壳体7内，冰浆筒1支撑在壳体7上且与壳体7转动连接，驱动结构4用以带动冰浆筒1发生自转。当需要将冰浆筒1内的冰浆排至保温箱2内时，需要将冰浆筒1上的排浆口101转动至朝向保温箱2的方位。或者，蓄冷装置包括架体，冰浆筒1支撑在架体上且与架体转动连接，冰浆筒1通过架体支撑在保温箱2的上方。
当冰浆筒1转动时，浆筒换热结构3固定不动，冰浆筒1与浆筒换热结构3的配合结构如下：冰浆筒1为两端开口结构，冰浆筒1的两端设置密封配合件102，浆筒换热结构3的两端分别穿过对应的密封配合件102以连接在冰浆筒1上，浆筒换热结构3的两个密封配合件102也是密封配合，密封配合件102与冰浆筒1密封配合且冰浆筒1能相对于密封配合件102发生转动。参见图1，示意出了位于冰浆筒1右侧的密封配合件102，浆筒换热结构3的右端穿过该密封配合件102。当冰浆筒1以其自身的轴线为转动转动时，密封配合件102和浆筒换热结构3不发生转动。
其中一个密封配合件102上设置进水口103，参见图1，示意出了位于冰浆筒1右侧的密封配合件102上设置进水口103，进水口103通过输水管道与保温箱2相连接，输水管道上设置驱动装置5，驱动装置5可为驱动泵，打开输水管道上的阀体，启动驱动装置5时，可以将保温箱2内的换热介质输送向进水口103。将进水口103设置在密封配合件102上，密封配合件102位置不动，进水口103位置固定。
关于驱动结构4，可以如下：驱动结构4包括驱动电机、主皮带轮、传送皮带和从皮带轮(主皮带轮、传送皮带以及从皮带轮形成皮带轮传送机构)，主皮带轮与驱动电机的输出轴相连接，从皮带轮设置在冰浆筒1上，传送皮带连接主皮带轮和从皮带轮。参见图1，当冰浆筒1的个数为两个时，从皮带轮为两个，两个从皮带轮分别安装在两个冰浆筒1上。驱动电机的输出轴上可以设置两个主皮带轮，两个主皮带轮分别通过传送皮带与对应的从皮带轮相连接。或者，驱动电机上设置一个主皮带轮，此时，主皮带轮上设置两个环形皮带槽，每个皮带槽对应一传送皮带。当驱动电机动作时，通过传动皮带轮结构，以用于带动冰浆筒1以其自身轴线为转轴发生自转。
或者，驱动结构4包括驱动电机、主动齿轮和从动齿轮，参见图3，示意出了冰浆筒1的下方设置两个驱动结构4，主动齿轮与驱动电机的输出轴相连接，从动齿轮套设并固定在冰浆筒1上，当驱动电机动作时，能通过主动齿轮和从动齿轮能带动冰浆筒1转动或摆动。
或者，驱动结构4包括驱动电机和支撑轮，参见图3，示意出了冰浆筒1的下方设置两个驱动结构4，驱动电机与支撑轮相连接，支撑轮设置在冰浆筒1的下方，支撑轮与冰浆筒1相接触，支撑轮上设置有用以增加与冰浆筒1之间摩擦力的弹性橡胶材质，通过驱动电机带动支撑轮转动，可带动冰浆筒1转动或摆动。
关于冰浆筒1，说明如下：参见图1，冰浆筒1为锥形筒状且冰浆筒1横向设置，排浆口101设置在冰浆筒1的周向侧面且位于远离冰浆筒1的尖端侧。参见图1，示意出了冰浆筒1上的排浆口101。当然，冰浆筒1的形状不限于是锥形，也可是圆柱形筒等。
对于冰浆筒1的形状以及排浆口101在冰浆筒1上的位置，最好是当排浆口101朝向正下方时，排浆口101位于冰浆筒1的位置最低点。比如，参见图3，示意出了冰浆筒1为中间截面半径大、两端截面半径小的椭球状筒，排浆口101设置在冰浆筒1的周向侧面且位于冰浆筒1的中间位置。
优选地，冰浆筒1的内侧面上设置扰动肋板9，扰动肋板9设置在述冰浆筒1的内侧面上。通过设置扰动肋板9，以用于扰流冰浆筒1内的流体，利于换热介质与浆筒换热结构3进行换热。
关于扰动肋板9，扰动肋板9可以呈圆环状且沿冰浆筒1的轴线方向分布多个扰动肋板9；或者，扰动肋板9呈条形板状且沿冰浆筒1的周向方向分布多个扰动肋板9。即可以根据冰浆筒1的形状，合理布置扰动肋板9。
关于浆筒换热结构3，具体结构如下：浆筒换热结构3包括进分流器303、出汇流器301以及若干浆筒换热管道302，浆筒换热管道302插入冰浆筒1且浆筒换热管道302的两端分别与进分流器303和出汇流器301相连接。进分流器可以将制冷剂分成多股，分股的数量与浆筒换热管道302的数量相同，出汇流器301是为了将浆筒换热管道302汇成一股。参见图1，示意出了出汇流器301相对于冰浆筒1的的位置，所有浆筒换热管道302均于出汇流器301的进口端相连接，出汇流器301上形成一个出口端。
参见图3，示意出了进分流器303、出汇流器301，进分流器303、出汇流器301分别设置在冰浆筒1的左右两侧，所有浆筒换热管道302均于出汇流器301的进口端相连接，出汇流器301上形成一个出口端，所有浆筒换热管道302均于进分流器303的出口端相连接，进分流器303上形成一个进口端。
关于浆筒换热管道302的数量，需要根据使用需以及冰浆筒1的大小，选择设置合理数量的浆筒换热管道302。关于浆筒换热管道302在冰浆筒1内的分部情况，参见图1和图2，当冰浆筒1为锥形筒状时，并不是所有的浆筒换热管道302均与冰浆筒1的轴线相平行，除了中间与冰浆筒1轴线相重合的浆筒换热管道302，其他的浆筒换热管道302沿从进分流器到出汇流器301的方向呈散开状分布。参见图3，当冰浆筒1为中间截面半径大、两端截面半径小的椭球状筒时，所有的浆筒换热管道302均与冰浆筒1的轴线相平行。即根据冰浆筒1的形状，合理设置浆筒换热管道302的分布情况。
当蓄冷装置包括两个以上冰浆筒1时，参见图1，示意出了分流器8，各浆筒换热结构3的进液侧均与分流器8相连接，而分流器8的进液侧与制冷系统的制冷剂传输管道相连接。同理，各浆筒换热结构3的出液侧均与同一汇流器相连接，汇流器的出液侧与制冷系统的制冷剂传输管道相连接。
蓄冷装置还包括冷能利用换热器6，冷能利用换热器6设置在保温箱2上。关于冷能利用换热器6与保温箱2的连接关系以及冷能利用换热器6的具体结构，不做过多限定，采用现有技术即可。冷能利用换热器6主要用于回收利用保温箱2内冰浆的冷量，冷能利用换热器6的两端穿过壳体7，冷能利用换热器6内的介质可带走冰浆的冷量，使得冰浆的温度升高。
一种制冷系统，制冷系统上设置一个以上蓄冷装置，蓄冷装置的浆筒换热结构3与制冷系统的制冷剂传输管道相连接。本发明蓄冷装置可制成小型化蓄冷装置，根据使用需求，可以选择合适数量的蓄冷装置连接在制冷系统的制冷剂传输管道上，以满足不同冷量需求场所的使用，适用于较多的场合。
一种蓄冷装置的储冷方法，包括以下内容：判断冰浆筒1内的换热介质水是否呈冰浆状态(冰浆状态即水内包含于固态状的冰渣，且呈流体状)；若是，打开冰浆筒1上的排浆口101，使得冰浆筒1内的冰浆流入保温箱2。当检测当冰浆筒1内的冰浆排放完毕，关闭排浆口101。
关于“判断冰浆筒1内的换热介质水是否呈冰浆状态”，可以设定冰浆筒1内换热介质的制冷时间，当达到制冷时间后，就判定冰浆筒1内的水呈冰浆状态；或者，可以检测冰浆筒1内介质水的温度，当达到设定温度后，则判定冰浆筒1内的水呈冰浆状态。当判断冰浆筒1内的换热介质水呈冰浆状态，即把冰浆筒1内的介质水排出，可以防止装置冰堵塞现象的发生。
储冷方法还包括以下内容：检测保温箱2内换热介质的温度以及判断冰浆筒1内是否有换热介质；若换热介质的温度大于设定值且冰浆筒1内没有换热介质，将保温箱2内的换热介质输向冰浆筒1。冷能利用换热器6内的介质可带走保温箱2内冰浆的冷量，使得冰浆的温度升高。当保温箱2内换热介质的温度大于设定值时，停止冷能利用换热器6与保温箱2换热，启动驱动装置5以及打开阀体，使得保温箱2内的水流入没有换热介质的冰浆筒1内。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种蓄冷装置，其特征在于，包括冰浆筒(1)、保温箱(2)和浆筒换热结构(3)，其中，
所述冰浆筒(1)为一个以上，所述浆筒换热结构(3)插入所述冰浆筒(1)且通过外部制冷剂经过所述浆筒换热结构(3)以用于对所述冰浆筒(1)内的换热介质制冷，所述冰浆筒(1)上设置排浆口(101)，所述冰浆筒(1)设置在所述保温箱(2)的上方，打开所述排浆口(101)时所述换热介质能在重力作用下流向所述保温箱(2)。
2.根据权利要求1所述的蓄冷装置，其特征在于，所述蓄冷装置还包括驱动结构(4)，所述驱动结构(4)与所述冰浆筒(1)相连接，所述冰浆筒(1)在所述驱动结构(4)的带动下能发生自转或摆动。
3.根据权利要求2所述的蓄冷装置，其特征在于，所述冰浆筒(1)为两端开口结构，所述冰浆筒(1)的两端设置密封配合件(102)，所述浆筒换热结构(3)的两端分别穿过对应的所述密封配合件(102)以连接在所述冰浆筒(1)上，所述密封配合件(102)与所述冰浆筒(1)密封配合且所述冰浆筒(1)能相对于所述密封配合件(102)发生转动。
4.根据权利要求3所述的蓄冷装置，其特征在于，其中一个所述密封配合件(102)上设置进水口(103)，所述进水口(103)通过输水管道与所述保温箱(2)相连接，所述输水管道上设置驱动装置(5)。
5.根据权利要求2所述的蓄冷装置，其特征在于，所述驱动结构(4)包括驱动电机和皮带轮传送机构，所述驱动电机的输出轴通过所述皮带轮传送机构与所述冰浆筒(1)相连接；或者，
所述驱动结构(4)包括驱动电机和齿轮传动结构，所述驱动电机的输出轴通过所述齿轮传动结构与所述冰浆筒(1)相连接；或者，
所述驱动结构(4)包括驱动电机和支撑轮，所述驱动电机与所述支撑轮相连接，所述支撑轮设置在所述冰浆筒(1)的下方，所述支撑轮与所述冰浆筒(1)相接触。
6.根据权利要求1所述的蓄冷装置，其特征在于，所述蓄冷装置包括壳体(7)，所述冰浆筒(1)以及所述保温箱(2)设置在所述壳体(7)内，所述冰浆筒(1)支撑在所述壳体(7)上且与所述壳体(7)转动连接；或者，
所述蓄冷装置包括架体，所述冰浆筒(1)支撑在所述架体上且与所述架体转动连接。
7.根据权利要求1所述的蓄冷装置，其特征在于，所述冰浆筒(1)横向设置，所述冰浆筒(1)为锥形筒状，所述排浆口(101)设置在所述冰浆筒(1)的周向侧面且位于远离所述冰浆筒(1)的尖端侧；或者，
所述为冰浆筒(1)为中间截面半径大、两端截面半径小的椭球状筒，所述排浆口(101)设置在所述冰浆筒(1)的周向侧面且位于所述冰浆筒(1)的中间位置。
8.根据权利要求7所述的蓄冷装置，其特征在于，所述浆筒换热结构(3)包括进分流器(303)、出汇流器(301)以及若干浆筒换热管道(302)，所述浆筒换热管道(302)插入所述冰浆筒(1)且所述浆筒换热管道(302)的两端分别与所述进分流器(303)和出汇流器(301)相连接。
9.根据权利要求1所述的蓄冷装置，其特征在于，所述冰浆筒(1)的内侧面上设置扰动肋板(9)，所述扰动肋板(9)设置在所述述冰浆筒(1)的内侧面上。
10.根据权利要求9所述的蓄冷装置，其特征在于，所述扰动肋板(9)呈圆环状且沿所述冰浆筒(1)的轴线方向分布多个所述扰动肋板(9)；或者，
所述扰动肋板(9)呈条形板状且沿所述冰浆筒(1)的周向方向分布多个所述扰动肋板(9)。
11.根据权利要求1所述的蓄冷装置，其特征在于，所述蓄冷装置还包括冷能利用换热器(6)，所述冷能利用换热器(6)设置在所述保温箱(2)上。
12.一种制冷系统，其特征在于，所述制冷系统上设置一个以上权利要求1-11中任一所述的蓄冷装置，所述蓄冷装置的浆筒换热结构(3)与所述制冷系统的制冷剂传输管道相连接。
13.一种权利要求1-11中任一项所述的蓄冷装置的储冷方法，其特征在于，包括以下内容：
判断所述冰浆筒(1)内的换热介质是否呈冰浆状态；
若是，打开所述冰浆筒(1)上的排浆口(101)，使得所述冰浆筒(1)内的冰浆流入所述保温箱(2)。
14.根据权利要求13所述的储冷方法，其特征在于，还包括以下内容：
检测所述保温箱(2)内换热介质的温度以及判断所述冰浆筒(1)内是否有换热介质；
若所述换热介质的温度大于设定值且所述冰浆筒(1)内没有换热介质，将所述保温箱(2)内的换热介质输向所述冰浆筒(1)。
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