CN1654903A - 加热/冷却系统 - Google Patents
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Abstract
一种加热/冷却系统可以降低消耗电力,在具有可以进行“热/冷”切换使用的收容室的加热/冷却系统上,其要点是:具有致冷剂回路,而该致冷剂回路由压缩机、气体冷却器、散热器、膨胀阀、蒸发器等所构成,并使用二氧化碳作为致冷剂,同时其高压侧为超临界压力;并且,由散热器对收容室内进行加热,而由蒸发器对收容室内进行冷却。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有可以进行“热/冷”切换使用的收容室的加热/冷却系统。
背景技术
历来,如图35所示,这种加热/冷却系统的构成为:由绝热壁而被分隔成冷却室102和加热室103的贮藏室101;以及,被配设在贮藏室101的下侧的机械室109。而且,在机械室109中,收容着压缩机111、气体冷却器112、作为减压装置的毛细管116等;并与蒸发器(evaporator)117一起,构成致冷剂回路110。又,在加热室103中,设置有电加热器180;并通过风扇28,将由该电加热器180所加热了的空气鼓风到加热室103内,而对加热室103进行加热。
这里,根据图35,对现有的加热/冷却系统400的工作进行说明。当由图中未示的控制装置,使风扇128开始工作,并对电加热器180供给电力时,由电加热器180所加热的空气就通过风扇128而在加热室103内进行循环。由此,加热室103内就受到加热。
又,由控制装置,使风扇127开始工作,同时,启动压缩机111的图中未示的驱动单元。由此,在压缩机111的图中未示的压缩单元的缸体内,就会吸入低压的致冷剂气体,并受到压缩而成为高温高压的致冷剂气体;然后,被排出到气体冷却器112中。
然后,当致冷剂气体在气体冷却器112中进行散热后,经过内部热交换器145,并进入到毛细管116中,在这里压力降低,然后流入到蒸发器117内。在这里,致冷剂蒸发,并通过从周围的空气中吸取热量,而发挥冷却作用。又,由风扇127的工作,因在蒸发器117中的致冷剂的蒸发而受到冷却的空气在冷却室102内进行循环,对冷却室102内进行冷却。这样,在现有的加热/冷却系统上,是由电加热器180对加热室103内进行加热,而由致冷剂回路110的蒸发器117对冷却室102进行冷却(例如,参见日本特开平6-18156号公报)。
近年来,还开发了下述的可以进行“热/冷”切换使用的加热/冷却系统:在一个收容室中同时设置有电加热器等发热体和蒸发器;在对该收容室进行加热时,使电加热器工作,从而对收容室进行加热;而在对收容室进行冷却时,停止电加热器的工作,同时,使压缩机开始工作,在蒸发器中使致冷剂蒸发,从而对收容室进行冷却。但是,如上所述,在对该收容室进行加热时,由于是用电加热器等发热体进行加热的,所以存在消费电力显著增大这一问题。
发明内容
本发明就是为了解决这样的技术课题而进行的,其目的是:在可以进行“热/冷”切换使用的加热/冷却系统上,实现消耗电力的降低。
本发明的加热/冷却系统是具有可以进行“热/冷”切换使用的收容室的加热/冷却系统,并且,该加热/冷却系统的特征是:具有致冷剂回路,而该致冷剂回路由压缩机、散热器、减压装置、和蒸发器等所构成,并使用二氧化碳作为致冷剂,同时其高压侧为超临界压力;并且,由散热器对收容室内进行加热,而由蒸发器对收容室内进行冷却。
依据本发明的加热/冷却系统,通过使用加热特性良好的二氧化碳作为致冷剂,就可以由散热器对收容室内进行加热,而由蒸发器对收容室内进行冷却。
由此,可以由致冷剂回路而对收容室进行“热/冷”切换,同时,可以在不使用电加热器等发热体的情况下,对收容室进行加热。
又,即使在使用了电加热器等发热体时,由于可以减小该发热体的容量,所以也可以降低消耗电力。
又,作为本发明的加热/冷却系统,在上述发明中,具有:多个收容室;对各收容室分别进行加热或冷却的多个散热器和蒸发器;以及,分别对向着各散热器和蒸发器的致冷剂的流通进行控制的流路控制装置。
依据本发明,在上述发明中,通过由流路控制装置对向着各散热器和蒸发器的致冷剂的流通进行控制,可以对多个的收容室进行“热/冷”切换使用。
又,由于可以自由地由流路控制装置对各收容室进行“热/冷”切换,所以可以提高加热/冷却系统的便利性。
又,本发明的加热/冷却系统是具有可以进行“热/冷”切换使用的收容室的加热/冷却系统,在该加热/冷却系统上:具有致冷剂回路,而该致冷剂回路由压缩机、散热器、减压装置、和蒸发器等所构成,并使用二氧化碳作为致冷剂,同时其高压侧为超临界压力;并且,由散热器对收容室内进行加热,而由蒸发器对收容室内进行冷却。同时,在该加热/冷却系统的致冷剂回路中,具有:在与散热器为不同的另一部位上设置着的、使致冷剂产生散热的气体冷却器;在与蒸发器为不同的另一部位上设置着的、使致冷剂产生蒸发的辅助蒸发器;以及,分别对向着散热器、蒸发器、气体冷却器、和辅助蒸发器的致冷剂的流通进行控制的流路控制装置。
依据本发明的加热/冷却系统,通过使用加热特性良好的二氧化碳作为致冷剂,就可以由散热器对收容室内进行加热,而由蒸发器对收容室内进行冷却。由此,可以在不使用电加热器等发热体的情况下,对收容室内进行加热。
又,即使在使用了电加热器等发热体时,由于可以减小该发热体的容量,所以也可以降低消耗电力。
进一步,由于在与对收容室进行加热的散热器为不同的另一部位上设置使致冷剂产生散热的气体冷却器,同时,在与对收容室进行冷却的蒸发器为不同的另一部位上设置使致冷剂产生蒸发的辅助蒸发器,以及由流路控制装置对向着散热器、蒸发器、气体冷却器、和辅助蒸发器的致冷剂的流通进行控制,所以,在对收容室进行加热时,就可以由散热器进行连续的加热作业,而在对收容室进行冷却时,则可以由蒸发器进行连续的冷却作业。
由此,可以提高加热/冷却系统的可靠性和便利性。
又,作为本发明的加热/冷却系统,在上述中,将辅助蒸发器配置在相对于气体冷却器的风向的下游侧。
如本发明所示,当将辅助蒸发器配置在相对于气体冷却器的风向的下游侧时,就可以将在气体冷却器中与致冷剂间进行了热交换的、并受到了加热的空气鼓风到辅助蒸发器上,从而可以有效地进行在辅助蒸发器上的对致冷剂的蒸发。
进一步,由于由来自气体冷却器的热对在辅助蒸发器中受到蒸发的致冷剂充分地进行加热,可以确保致冷剂的过热度,所以,可以避免出现在压缩机11中吸入液体致冷剂的液体倒行的现象。
又,本发明的加热/冷却系统是具有可以进行“热/冷”切换使用的收容室的加热/冷却系统,在该加热/冷却系统上:具有致冷剂回路,而该致冷剂回路由具有第1和第2压缩单元的2段压缩式的压缩机、散热器、减压装置、和蒸发器等所构成,并使用二氧化碳作为致冷剂,同时其高压侧为超临界压力;由散热器对收容室内进行加热,而由蒸发器对收容室内进行冷却;同时,还具有在对由压缩机的第1压缩单元所压缩了的致冷剂进行冷却后,将其吸入到上述第2压缩单元中的中间冷却回路;并且,在由散热器对收容室内进行加热时,可以使在中间冷却回路中的对致冷剂的冷却作用实际上为无效。
依据本发明的加热/冷却系统,通过使用加热特性良好的二氧化碳作为致冷剂,就可以由散热器对收容室内进行加热,而由蒸发器对收容室内进行冷却。由此,可以在不使用电加热器等发热体的情况下,对收容室内进行加热。
又,即使在使用了电加热器等发热体时,由于可以减小该发热体的容量,所以也可以降低消耗电力。
进一步,由于在由中间冷却回路对在第1压缩单元中受到压缩的致冷剂进行冷却后,将致冷剂吸入到第2压缩单元中,所以可以降低从压缩机的第2压缩单元中排出的致冷剂气体的温度。由此,可以提高冷却能力。
又,在由散热器对收容室进行加热时,通过使在中间冷却回路中的对致冷剂的冷却作用为无效,就可以将从压缩机的第2压缩单元中排出的致冷剂气体的温度维持在高温,从而可以改善散热器的加热能力。
又,作为本发明的加热/冷却系统,在上述发明中,具有:在与散热器为不同的另一部位上设置着的、使致冷剂产生散热的气体冷却器;在与蒸发器为不同的另一部位上设置着的、使致冷剂产生蒸发的辅助蒸发器;在中间冷却回路上的、对致冷剂进行散热的热交换器;绕过该热交换器的旁通配管;以及,分别对向着散热器、蒸发器、气体冷却器、辅助蒸发器、热交换器、和旁通配管的致冷剂的流通进行控制的流路控制装置。
依据本发明,由于在上述发明的基础上,在与对收容室进行加热的散热器为不同的另一部位上设置使致冷剂产生散热的气体冷却器,同时,在与对收容室进行冷却的蒸发器为不同的另一部位上设置使致冷剂产生蒸发的辅助蒸发器,以及由流路控制装置对向着散热器、蒸发器、气体冷却器、和辅助蒸发器的致冷剂的流通进行控制,所以,就可以自由地对收容室进行加热/冷却的切换。
进一步,由于在中间冷却回路上具有对致冷剂进行散热的热交换器、和绕过该热交换器的旁通配管,并且,在由散热器对收容室内进行加热时,由流路控制装置使致冷剂流入到旁通配管中,而在对收容室内进行冷却时,使致冷剂流入到热交换器中,所以,就可以由比较简单的构造,对在第1压缩单元中受到压缩的致冷剂的冷却进行控制。
又,在本发明的加热/冷却系统中,进一步具有:多个的上述收容室;以及,分别对各收容室进行加热或冷却的多个的散热器和蒸发器。
依据本发明,可以自由地对多个的收容室进行“热/冷”切换使用。又,当由上述发明中的流路控制装置,使致冷剂在气体冷却器中进行散热时,就可以对全部收容室进行冷却。
进一步,当由流路控制装置而使致冷剂在辅助蒸发器中产生蒸发时,就可以对全部收容室进行加热。
由此,可以进一步提高加热/冷却系统的便利性。
又,本发明的加热/冷却系统是具有可以进行“热/冷”切换使用的收容室的加热/冷却系统,在该加热/冷却系统上:具有致冷剂回路,而该致冷剂回路由具有第1和第2压缩单元的2段压缩式的压缩机、散热器、减压装置、和蒸发器等所构成,并使用二氧化碳作为致冷剂,同时其高压侧为超临界压力;并且,具有中间冷却回路,而该中间冷却回路具有在对由压缩机的第1压缩单元所压缩了的致冷剂进行冷却后,将其吸入到第2压缩单元中的热交换器;进一步,由从热交换器中产生的散热对收容室内进行加热,而由蒸发器对收容室内进行冷却。
依据本发明的加热/冷却系统,通过使用具有良好的加热特性的二氧化碳作为致冷剂,就可以由散热器对收容室内进行加热,而由蒸发器对收容室内进行冷却。由此,可以在不需要设置电加热器等发热体的情况下,对收容室内进行加热。又,即使在使用了电加热器等发热体时,由于可以减小该发热体的容量,所以也可以降低消耗电力。
进一步,由于由中间冷却回路,在对在第1压缩单元中受到压缩的致冷剂进行冷却后,将致冷剂吸入到第2压缩单元中,所以,可以降低从压缩机的第2压缩单元中排出的致冷剂气体的温度。由此,可以提高冷却能力。
又,通过由在第1旋转压缩单元中受到压缩的中压的致冷剂的散热而对收容室内进行加热,就可以将收容室内加热到最为适当的温度。
又,作为本发明的加热/冷却系统,在上述发明中,具有:设置在中间冷却回路上的散热器;和对从第1压缩单元中排出的致冷剂,是使其流入到热交换器中、或流入到散热器中进行控制的流路控制装置。
依据本发明,在上述发明的基础上,还可以由流路控制装置,对向着热交换器和散热器的致冷剂的流通进行控制。因此,在对收容室进行加热时,如果由流路控制装置,使致冷剂不是流入到散热器中,而是使致冷剂流入到热交换器中,则由于来自第1压缩单元的致冷剂在热交换器中进行散热,所以可以对收容室进行加热。
又,在对收容室进行冷却时,如果由流路控制装置,使致冷剂不是流入到热交换器中,而是使致冷剂流入到散热器中,则由于可以在对由第1压缩单元所压缩了的致冷剂进行冷却后,将致冷剂吸入到第2压缩单元中,所以可以在蒸发器中使致冷剂在较低的温度下进行蒸发。
又,作为本发明的加热/冷却系统,在上述发明中,将散热器与气体冷却器形成为一体。
作为本发明,在上述发明中,通过将散热器与气体冷却器形成为一体,就可以缩小设置空间。
又,作为本发明的加热/冷却系统,在上述各发明中,进一步具有使致冷剂产生蒸发的蒸发器,并设置有对向着两蒸发器的致冷剂的流通进行控制的流路控制装置。
作为本发明,在上述各发明中,如果由流路控制装置,在与对收容室进行冷却的蒸发器为不同的另一蒸发器中,对致冷剂进行蒸发,就可以自由地进行加热/冷却的切换。
又,作为本发明的加热/冷却系统,在上述各发明中,具有对收容室内进行加热的电加热器。
依据本发明,即使在低大气温度等时,即在仅仅由散热器所进行的加热不能充分地对收容室进行加热时,也可以在由散热器进行加热的基础上,再由电加热器对收容室进行加热。由此,可以有效地对收容室进行加热。
附图说明
图1为本发明的一实施例的加热/冷却系统的致冷剂回路图(实施例1-1)。
图2为在将收容室3和收容室4作为冷却室使用的模式时,显示了致冷剂的流动的、图1的致冷剂回路图。
图3为在将收容室3作为加热室、而将收容室4作为冷却室使用的模式时,显示了致冷剂的流动的、图1的致冷剂回路图。
图4为在将收容室3作为冷却室、而将收容室4作为加热室使用的模式时,显示了致冷剂的流动的、图1的致冷剂回路图。
图5为在将收容室3和收容室4作为加热室使用的模式时,显示了致冷剂的流动的、图1的致冷剂回路图。
图6为本发明的其它实施例的加热/冷却系统的内部构成图(实施例1-2)。
图7为图6的实施例的加热/冷却系统的又一个内部构成图。
图8为又一个本发明的一实施例的加热/冷却系统的致冷剂回路图(实施例2-1)。
图9为在将收容室2、收容室3、和收容室4作为冷却室使用的模式时,显示了致冷剂的流动的、图8的致冷剂回路图。
图10为在将收容室2和收容室4作为冷却室、而将收容室3作为加热室使用的模式时,显示了致冷剂的流动的、图8的致冷剂回路图。
图11为在将收容室2和收容室3作为冷却室、而将收容室4作为加热室使用的模式时,显示了致冷剂的流动的、图8的致冷剂回路图。
图12为在将收容室2作为冷却室、而将收容室3和收容室4作为加热室使用的模式时,显示了致冷剂的流动的、图8的致冷剂回路图。
图13为在将收容室2、收容室3、和收容室4作为加热室使用的模式时,显示了致冷剂的流动的、图8的致冷剂回路图。
图14为这时的发明的其它实施例的加热/冷却系统的致冷剂回路图(实施例2-2)。
图15为在将实施例2-2的加热/冷却系统的收容室2、收容室3、和收容室4作为冷却室使用的模式时,显示了致冷剂的流动的致冷剂回路图。
图16为在将实施例2-2的加热/冷却系统的收容室2和收容室4作为冷却室、而将收容室3作为加热室使用的模式时,显示了致冷剂的流动的致冷剂回路图。
图17为在将实施例2-2的加热/冷却系统的收容室2和收容室3作为冷却室、而将收容室4作为加热室使用的模式时,显示了致冷剂的流动的致冷剂回路图。
图18为在将实施例2-2的加热/冷却系统的收容室2作为冷却室、而将收容室3和收容室4作为加热室使用的模式时,显示了致冷剂的流动的致冷剂回路图。
图19为在将实施例2-2的加热/冷却系统的收容室2、收容室3、和收容室4作为加热室使用的模式时,显示了致冷剂的流动的致冷剂回路图。
图20为这时的发明的其它又一个实施例的敞开式陈列箱的致冷剂回路图(实施例2-3)。
图21为在将实施例2-3的敞开式陈列箱的各收容室270、271、272、273作为冷却室使用的模式时,显示了其动作的纵断侧面图。
图22为在将实施例2-3的敞开式陈列箱的收容室270、271作为加热室、而将收容室272、273作为冷却室使用的模式时,显示了其动作的纵断侧面图。
图23为在将实施例2-3的敞开式陈列箱的收容室270、271、272作为加热室、而将收容室273作为冷却室使用的模式时,显示了其动作的纵断侧面图。
图24为对将实施例2-3的敞开式陈列箱的各收容室270、271、272、273作为加热室使用的模式进行了显示的纵断侧面图。
图25为在将实施例2-3的敞开式陈列箱的各收容室270、271、272、273作为冷却室使用时的、又一个致冷剂回路图。
图26为又一个本发明的一实施例的加热/冷却系统的致冷剂回路图(实施例3)。
图27为在将收容室2、收容室3、和收容室4作为冷却室使用的模式时,显示了致冷剂的流动的、图26的致冷剂回路图。
图28为在将收容室2和收容室4作为冷却室、而将收容室3作为加热室使用的模式时,显示了致冷剂的流动的、图26的致冷剂回路图。
图29为在将收容室2和收容室3作为冷却室、而将收容室4作为加热室使用的模式时,显示了致冷剂的流动的、图26的致冷剂回路图。
图30为在将收容室2作为冷却室、而将收容室3和收容室4作为加热室使用的模式时,显示了致冷剂的流动的、图26的致冷剂回路图。
图31为在将收容室2、收容室3、和收容室4作为加热室使用的模式时,显示了致冷剂的流动的、图26的致冷剂回路图。
图32为又一个本发明的一实施例的加热/冷却系统的致冷剂回路图(实施例4)。
图33为在将收容室3作为冷却室使用的模式时,显示了致冷剂的流动的、图32的致冷剂回路图。
图34为在将收容室3作为加热室使用的模式时,显示了致冷剂的流动的、图32的致冷剂回路图。
图35为现有的加热/冷却系统的内部构成图。
具体实施方式
以下,根据附图,对本发明的实施形态进行详细的说明。
(实施例1-1)
图1为应用了本发明的一实施例的加热/冷却系统100的致冷剂回路图。又,本发明的加热/冷却系统可以被用于陈列箱、自动售货机、空调器、或冷热储藏库等。
在图1中,1为加热/冷却系统100的贮藏室;在该贮藏室1内,设置有对物品进行冷却的冷却室2、收容室3、和收容室4,并且各自都由绝热部件所围绕着。
在上述冷却室2中,设置有蒸发器17、和将与该蒸发器17之间进行了热交换的空气鼓风(循环)到冷却室2中的风扇27。
又,在收容室3中,设置有:对该收容室3内进行加热的散热器14、作为辅助加热器的电加热器80、对收容室3内进行冷却的蒸发器18、以及风扇28;这里,该风扇28的作用是,将与散热器14或蒸发器18之间进行了热交换的空气、或者在电加热器80上受到了加热的空气鼓风(循环)到收容室3中。
同样地,在收容室4中,设置有:对该收容室4内进行加热的散热器15、作为辅助加热器的电加热器81、对收容室4内进行冷却的蒸发器19、以及风扇29;这里,该风扇29的作用是,将与散热器15或蒸发器19之间进行了热交换的空气、或者在电加热器81上受到了加热的空气鼓风(循环)到收容室4中的。
另一方面,在图1中,10为致冷剂回路,该致冷剂回路10是通过将下列各部分按顺序用配管进行环状连接而构成的:压缩机11、气体冷却器12、散热器14、散热器15、作为减压装置的膨胀阀16、蒸发器17、蒸发器18、以及蒸发器19等。又,气体冷却器12的作用是,在该气体冷却器12上对致冷剂进行散热。
而且,压缩机11的致冷剂排出管34与气体冷却器12的入口相连接。这里,本实施例的压缩机11是2段压缩式的压缩机,其构成为:设置在密闭容器11A内的驱动单元、和由该驱动单元所驱动着的第1和第2压缩单元。
图中30是将致冷剂导入到压缩机11的图中未示的第1压缩单元的缸体内的致冷剂导入管,该致冷剂导入管30的一端与图中未示的第1压缩单元的缸体相连通。该致冷剂导入管30的另一端与后述的内部热交换器45的出口相连接。
又,致冷剂导入管32是将由第1压缩单元所压缩了的致冷剂导入到第2压缩单元中的致冷剂配管。上述致冷剂排出管34是将由上述第2压缩单元所压缩了的致冷剂排出到气体冷却器12中的致冷剂配管。
与气体冷却器12的出口侧相连接的致冷剂配管36通过上述内部热交换器45。内部热交换器45是使高压侧的致冷剂和低压侧的致冷剂之间进行热交换的装置。
与内部热交换器45的出口相连接的致冷剂配管37经膨胀阀16后与冷却室2的蒸发器17的入口相连接。
这里,在致冷剂排出管34的途中部上,分支地连接着第1旁通回路40。该第1旁通回路40在进一步被分支为配管52和配管54后,进行合流,然后与致冷剂配管36相连接。在该第1旁通回路40和致冷剂排出管34上,设置有作为流路控制装置的电磁阀70、72;由该电磁阀70、72,对在压缩机11的第2压缩单元中受到压缩的高温高压的致冷剂,是使其从致冷剂排出管34流入到气体冷却器12中、或流入到第1旁通回路40中进行控制。
对上述配管52的设置方式是,使其通过设置在收容室3中的散热器14;并且,在散热器14的入口侧的配管52上,设置有作为流路控制装置的电磁阀62,由该电磁阀62,对向着该散热器14的致冷剂的流通进行控制。
又,对配管54的设置方式是,使其通过设置在收容室4中的散热器15;并且,在散热器15的入口侧的配管54上,设置有作为流路控制装置的电磁阀64,由该电磁阀64,对向着该散热器15的致冷剂的流通进行控制。
进一步,在从膨胀阀16中导出的致冷剂配管37的途中部上,分支连接着第2旁通回路42。该第2旁通回路42在进一步被分支为配管56和配管58后,分别与从蒸发器17中导出的配管38相合流。
对配管56的设置方式是,使其通过设置在收容室3中的蒸发器18;并且,在蒸发器18的入口侧的配管56上,设置有作为流路控制装置的电磁阀63,由该电磁阀63,对向着该蒸发器18的致冷剂的流通进行控制。
又,对配管58的设置方式是,使其通过设置在收容室4中的蒸发器19;并且,在蒸发器19的入口侧的配管58上,设置有作为流路控制装置的电磁阀65,由该电磁阀65,对向着该蒸发器19的致冷剂的流通进行控制。
这里,作为充入到致冷剂回路10中的致冷剂,是使用对地球环境无害的、并考虑了可燃性和毒性等的、作为自然致冷剂的二氧化碳(CO2)。
对上述各电磁阀62、63、64、65、和电磁阀70、72,分别由图中未示的控制装置进行阀的开闭控制。而且,在控制装置上,通过由这些电磁阀62、63、64、65、70、和72对致冷剂的流通进行控制,而可以对收容室3和收容室4的“热/冷”进行切换。又,上述控制装置是对加热/冷却系统100进行控制的控制装置,并且也对压缩机11的工作和各风扇27、28、29的工作等进行控制。
(1)将收容室3和收容室4作为冷却室使用的模式
下面,用以上的构成,对本发明的加热/冷却系统100的工作进行说明。首先,根据图2,对在将收容室3和收容室4作为对物品进行冷却的冷却室使用的模式进行说明。图2为显示了在该模式时的致冷剂的流动的致冷剂回路图。由图中未示的控制装置,将电磁阀70打开,并将电磁阀72关闭,使第1旁通回路40受到全封闭。由此,从压缩机11中排出的致冷剂就全部从致冷剂排出管34流入到气体冷却器12中。
进一步,由控制装置,将电磁阀62和电磁阀64关闭,闭塞致冷剂配管52和致冷剂配管54;同时,将电磁阀63和电磁阀65打开,开放配管56、58。由此,来自第2旁通回路42的致冷剂就流过配管56和配管58。在以下的图面中,分别用白色电磁阀显示了由控制装置将阀打开的状态,而用黑色电磁阀显示了由控制装置将阀关闭的状态。
又,由控制装置,开始被收容在冷却室2、收容室3、和收容室4中的风扇27、28、和29的运转,在这同时,对压缩机11的驱动单元进行驱动。由此,就从致冷剂导入管30中将低压的致冷剂气体吸入到压缩机11的图中未示的第1压缩单元中,并受到压缩而成为中压;在从致冷剂导入管32中排出到密闭容器11A外之后,被吸入到第2压缩单元中,并受到压缩而成为高温高压的致冷剂气体;然后,从致冷剂排出管34排出到压缩机11的外部。这时,致冷剂被压缩到适当的超临界压力。如上所述,由于电磁阀70被打开,而电磁阀72被关闭,所以,从压缩机11中排出的致冷剂气体就从致冷剂排出管34流入到气体冷却器12中。
这里,在压缩机11中受到了压缩的高温高压的致冷剂不会产生凝结,而是在超临界状态下工作。而且,该高温高压的致冷剂气体在气体冷却器12中进行散热后,通过内部热交换器45。在这里,致冷剂的热由从蒸发器17、18、和19中流出的低压侧的致冷剂所吸取,而进一步受到冷却。由于该内部热交换器45的存在,从气体冷却器12中流出的、并通过内部热交换器45的致冷剂的热由低压侧的致冷剂所吸取,所以,由这部分的热的吸取,可以使该致冷剂的过冷度增大。因此,可以提高蒸发器17、蒸发器18、和蒸发器19的冷却能力。
在该内部热交换器45中受到了冷却的高压侧的致冷剂气体到达膨胀阀16。又,在膨胀阀16的入口,致冷剂气体还处于超临界的状态。由于在膨胀阀16中压力降低,所以致冷剂成为气体/液体的二相混合状态。而且,成为二相混合状态的致冷剂流入到设置在冷却室2中的蒸发器17内。在这里,致冷剂蒸发,并通过从周围的空气中吸取热量,而发挥冷却作用。由风扇27的工作,因在蒸发器17中的致冷剂的蒸发而受到冷却的空气在冷却室2内进行循环,对冷却室2内进行冷却。然后,致冷剂从蒸发器17中流出,并进入到致冷剂配管38中。
另一方面,由于如上所述,电磁阀63和电磁阀65是被打开的,所以,在膨胀阀16中受到减压的致冷剂的一部分会进入到从致冷剂配管37的途中部分支连接着的第2旁通回路42中,并从这里进一步分支后,被分流到配管56和配管58。然后,进入到配管56中的致冷剂流入到设置在收容室3内的蒸发器18中,在这里进行蒸发,并通过从周围的空气中吸取热量而发挥冷却作用。由风扇28的工作,因在蒸发器18中的致冷剂的蒸发而受到冷却的空气在收容室3内进行循环,对收容室3内进行冷却。然后,致冷剂从蒸发器18中流出,与在致冷剂配管38中流动着的、来自蒸发器17中的致冷剂相合流。
而进入到配管58中的致冷剂流入到设置在收容室4内的蒸发器19中,在这里进行蒸发,并通过从周围的空气中吸取热量而发挥冷却作用。由风扇29的工作,因在该蒸发器19中的致冷剂的蒸发而受到冷却的空气在收容室4内进行循环,对收容室4内进行冷却。然后,从蒸发器19中流出的致冷剂与在致冷剂配管38中流动着的、来自蒸发器17和蒸发器18的致冷剂相合流,并到达内部热交换器45中。
在这里,从上述高压侧的致冷剂中吸取热量,受到加热作用。这时,由于由各蒸发器17、18、和19而产生蒸发,成为低温,所以,从各蒸发器17、18、和19中流出的致冷剂不是成为完全的气体状态,而是有可能成为与液体为混合共存的状态。但是,由于通过了内部热交换器45,并与高压侧的高温致冷剂产生热交换,所以,致冷剂会产生过热;这时,由于确保了致冷剂的过热度,所以会成为完全的气体状态。
由此,由于可以确实地使从各蒸发器17、18、19中流出的致冷剂产生气体化,所以,不需要在低压侧设置存储器等,并可以确实地防止在压缩机11中吸入液体致冷剂的液体倒行的现象,从而可以避免出现在压缩机11中因进行液体压缩而受到损伤的不利的情况。因此,可以提高加热/冷却系统100的可靠性。
又,在内部热交换器45中受到了加热的致冷剂反复进行下述循环:从致冷剂导入管30中被吸入到压缩机11的第1压缩单元中。
(2)将收容室3作为加热室、而将收容室4作为冷却室使用的模式
下面,在将收容室3作为对物品进行加热的加热室使用、并将收容室4作为对物品进行冷却的冷却室使用的模式时,根据图3,对加热/冷却系统100的工作进行说明。图3为显示了在该模式时的致冷剂的流动的致冷剂回路图。
由图中未示的控制装置,将电磁阀70关闭,并将电磁阀72打开,使第1旁通回路40开放。由此,从压缩机11中排出的致冷剂不会流动到气体冷却器12中,而是全部从致冷剂排出管34的途中部流入到第1旁通回路40中。
进一步,由控制装置,将电磁阀62打开,开放致冷剂配管52;同时,将电磁阀64关闭,闭塞致冷剂配管54。由此,来自第1旁通回路40的致冷剂就流入到致冷剂配管52中。又,由控制装置,将电磁阀63关闭,闭塞配管56;同时,将电磁阀65打开,开放配管58。由此,来自第2旁通回路42的致冷剂就流入到配管58中。
又,由控制装置,开始使被收容在冷却室2、收容室3、和收容室4中的风扇27、28、和29工作,在这同时,对压缩机11的驱动单元进行驱动。由此,就从致冷剂导入管30中将低压的致冷剂气体吸入到压缩机11的图中未示的第1压缩单元中,并压缩而成为中压;在从致冷剂导入管32中排出到密闭容器11A外之后,被吸入到第2压缩单元中,并压缩而成为高温高压的致冷剂气体;然后,从致冷剂排出管34排出到压缩机11的外部。这时,致冷剂被压缩到适当的超临界压力。如上所述,由于电磁阀70被关闭,而电磁阀72被打开,所以,从压缩机11中排出的致冷剂气体就从致冷剂排出管34的途中部流入到第1旁通回路40中。
而且,如上所述,由于电磁阀62被打开,而电磁阀64被关闭,所以,致冷剂从第1旁通回路40进入到致冷剂配管52中,并流入到设置在收容室3中的散热器14中。这里,在压缩机11中受到了压缩的高温高压的致冷剂不会产生凝结,而是在超临界状态下工作。然后,该高温高压的致冷剂气体在散热器14中进行散热。由于风扇28的工作,因在散热器14中的致冷剂的散热而受到加热的空气在收容室3内循环,对收容室3内加热。又,在本发明中,作为致冷剂,由于是使用二氧化碳,在散热器14中致冷剂不会产生凝结,所以,在散热器14中的热交换能力很高,可以充分地将收容室3内的空气加热到高温。
然后,致冷剂从第1旁通回路40进入到致冷剂配管36中,并通过内部热交换器45。在这里,致冷剂的热由从蒸发器17和蒸发器19中流出的低压侧的致冷剂所吸取,而进一步受到冷却。而且,在该内部热交换器45中受到了冷却的高压侧的致冷剂气体到达膨胀阀16。在膨胀阀16的入口,致冷剂气体还处于超临界的状态。由于在膨胀阀16中压力降低,所以致冷剂成为气体/液体的二相混合状态,并流入到设置在冷却室2中的蒸发器17内。
在这里,致冷剂产生蒸发,并通过从周围的空气中吸取热量,而发挥冷却作用。由风扇27的工作,因在蒸发器17中的致冷剂的蒸发而受到冷却的空气在冷却室2内进行循环,对冷却室2内进行冷却。然后,致冷剂从蒸发器17中流出,并进入到致冷剂配管38中。
另一方面,由于如上所述,电磁阀65是被打开的,所以,在膨胀阀16中受到减压的致冷剂的一部分会从致冷剂配管37的途中部、并经第2旁通回路42后进入到配管58中。然后,进入到配管58中的致冷剂流入到设置在收容室4中的蒸发器19中,在这里进行蒸发,并通过从周围的空气中吸取热量而发挥冷却作用。由风扇29的工作,因在该蒸发器19中的致冷剂的蒸发而受到冷却的空气在收容室4内进行循环,对收容室4内进行冷却。然后,致冷剂从蒸发器19中流出,与在致冷剂配管38中流动着的、来自蒸发器17中的致冷剂相合流。
在致冷剂配管38中合流的致冷剂反复进行下述循环:通过内部热交换器45,在这里从上述高压侧的致冷剂中吸取热量,从而受到加热,而成为完全的气体状态;然后,从致冷剂导入管30中被吸入到压缩机11的第1压缩单元中。
(3)将收容室3作为冷却室、而将收容室4作为加热室使用的模式
下面,在将收容室3作为对物品进行冷却的冷却室、而将收容室4作为对物品进行加热的加热室使用的模式时,根据图4,对加热/冷却系统100的工作进行说明。图4为显示了在该模式时的致冷剂的流动的致冷剂回路图。
由图中未示的控制装置,将电磁阀70关闭,并将电磁阀72打开,使第1旁通回路40开放。由此,从压缩机11中排出的致冷剂不会流动到气体冷却器12中,而是全部从致冷剂排出管34的途中部流入到第1旁通回路40中。
进一步,由控制装置,将电磁阀62关闭,闭塞致冷剂配管52;同时,将电磁阀64打开,开放致冷剂配管54。由此,来自第1旁通回路40的致冷剂就流入到致冷剂配管54中。又,将电磁阀63打开,开放配管56;同时,将电磁阀65关闭,闭塞配管58。由此,来自第2旁通回路42的致冷剂就流入到配管56中。
又,由控制装置,开始使被收容在冷却室2、收容室3、和收容室4中的风扇27、28、和29工作,在这同时,对压缩机11的驱动单元进行驱动。由此,就从致冷剂导入管30中将低压的致冷剂气体吸入到压缩机11的图中未示的第1压缩单元中,并受到压缩而成为中压;在从致冷剂导入管32中排出到密闭容器11A外之后,被吸入到第2压缩单元中,并受到压缩而成为高温高压的致冷剂气体;然后,从致冷剂排出管34排出到压缩机11的外部。这时,致冷剂被压缩到适当的超临界压力。如上所述,由于电磁阀70被关闭,而电磁阀72被打开,所以,从压缩机11中排出的致冷剂气体就从致冷剂排出管34的途中部流入到第1旁通回路40中。
而且,如上所述,由于电磁阀62被关闭,而电磁阀64被打开,所以,致冷剂从第1旁通回路40进入到致冷剂配管54中,并流入到设置在收容室4内的散热器15中。这里,在压缩机11中受到了压缩的高温高压的致冷剂不会产生凝结,而是在超临界状态下工作。然后,该高温高压的致冷剂气体在散热器15中进行散热。又,由于风扇29的工作,因在散热器15中的致冷剂的散热而受到加热的空气在收容室4内循环,对收容室4内进行加热。又,在本发明中,作为致冷剂,由于是使用二氧化碳,在散热器15中致冷剂不会产生凝结,所以,在散热器15中的热交换能力很高,可以充分地将收容室4内的空气加热到高温。
然后,致冷剂进入到致冷剂配管36中,并通过内部热交换器45。在这里,致冷剂的热由从蒸发器17和蒸发器18中流出的低压侧的致冷剂所吸取,而进一步受到冷却。而且,在该内部热交换器45中受到了冷却的高压侧的致冷剂气体到达膨胀阀16。又,在膨胀阀16的入口,致冷剂气体还处于超临界的状态。由于在膨胀阀16中压力降低,所以致冷剂成为气体/液体的二相混合状态,并流入到设置在冷却室2中的蒸发器17内。
在这里,致冷剂蒸发,并通过从周围的空气中吸取热量,而发挥冷却作用。又,由风扇27的工作,因在蒸发器17中的致冷剂的蒸发而受到冷却的空气在冷却室2内进行循环,对冷却室2内进行冷却。然后,致冷剂从蒸发器17中流出,并进入到致冷剂配管38中。
另一方面,由于如上所述,电磁阀63是被打开的,所以,在膨胀阀16中受到减压的致冷剂的一部分会从致冷剂配管37的途中部、并经第2旁通回路42后进入到配管56中。然后,进入到配管56中的致冷剂流入到设置在收容室3中的蒸发器18中,在这里进行蒸发,并通过从周围的空气中吸取热量而发挥冷却作用。由风扇28的工作,因在该蒸发器18中的致冷剂的蒸发而受到冷却的空气在收容室3内进行循环,对收容室3内进行冷却。然后,致冷剂从蒸发器18中流出,与在致冷剂配管38中流动着的、来自蒸发器17中的致冷剂相合流。
在致冷剂配管38中合流的致冷剂反复进行下述循环:通过内部热交换器45,在这里从上述高压侧的致冷剂中吸取热量,从而受到加热,而成为完全的气体状态;然后,从致冷剂配管30中被吸入到压缩机11的第1压缩单元中。
(4)将收容室3和收容室4作为加热室使用的模式
最后,在将收容室3和收容室4作为对物品进行加热的加热室使用的模式时,根据图5,对加热/冷却系统100的工作进行说明。图5为显示了在该模式时的致冷剂的流动的致冷剂回路图。
由图中未示的控制装置,将电磁阀70关闭,并将电磁阀72打开,使第1旁通回路40开放。由此,从压缩机11中排出的致冷剂不会流动到气体冷却器12中,而是全部从致冷剂排出管34的途中部流入到第1旁通回路40中。
进一步,由控制装置,将电磁阀62和电磁阀64打开,开放致冷剂配管52和致冷剂配管54。由此,来自第1旁通回路40的致冷剂被分别分流到致冷剂配管52和致冷剂配管54中。又,由控制装置,将电磁阀63和电磁阀65关闭,闭塞配管56和配管58。由此,在膨胀阀1 6中受到减压的致冷剂不会流动到第2旁通回路42中,而是全部流入到设置在冷却室2中的蒸发器17中。
又,由控制装置,开始使被收容在冷却室2、收容室3、和收容室4中的风扇27、28、和29工作,在这同时,对压缩机11的驱动单元进行驱动。由此,就从致冷剂导入管30中将低压的致冷剂气体吸入到压缩机11的图中未示的第1压缩单元中,并受到压缩而成为中压;在从致冷剂导入管32中排出到密闭容器11A外之后,被吸入到第2压缩单元中,并受到压缩而成为高温高压的致冷剂气体;然后,从致冷剂排出管34排出到压缩机11的外部。这时,致冷剂被压缩到适当的超临界压力。如上所述,由于电磁阀70被关闭,而电磁阀72被打开,所以,从压缩机11中排出的致冷剂气体就从致冷剂排出管34的途中部流入到第1旁通回路40。
而且,如上所述,由于电磁阀62和电磁阀64被打开,所以,致冷剂从第1旁通回路40分别进入到致冷剂配管52和致冷剂配管54中。然后,进入到致冷剂配管52中的致冷剂流入到设置在收容室3内的散热器14中,在这里进行散热。这里,在压缩机11中受到了压缩的高温高压的致冷剂不会产生凝结,而是在保持超临界的状态下进行散热。又,由于风扇28的工作,因在散热器14中的致冷剂的散热而受到加热的空气在收容室3内产生循环,对收容室3内进行加热。又,在本发明中,作为致冷剂,由于是使用二氧化碳,在散热器14中致冷剂不会产生凝结,所以,在散热器14中的热交换能力很高,可以充分地将收容室3内的空气加热到高温。
另一方面,进入到致冷剂配管54中的致冷剂流入到设置在收容室4内的散热器15中。这里,在压缩机11中受到了压缩的高温高压的致冷剂不会产生凝结,而是在保持超临界的状态下进行散热。又,由于风扇29的工作,因在散热器15中的致冷剂的散热而受到加热的空气在收容室4内循环,对收容室4内进行加热。又,在本发明中,作为致冷剂,由于是使用二氧化碳,在散热器15中致冷剂不会产生凝结,所以,在散热器15中的热交换能力很高,可以充分地将收容室4内的空气加热到高温。
然后,从散热器14或散热器15中流出的致冷剂合流,从第1旁通回路40进入到致冷剂配管36中,然后通过内部热交换器45。在这里,致冷剂的热由从蒸发器17流出的低压侧的致冷剂所吸取,而进一步受到冷却。而且,在该内部热交换器45中受到了冷却的高压侧的致冷剂气体到达膨胀阀16。又,在膨胀阀16的入口,致冷剂气体还处于超临界的状态。由于在膨胀阀16中压力降低,所以致冷剂成为气体/液体的二相混合状态,并流入到设置在冷却室2中的蒸发器17内。
在这里,致冷剂蒸发,并通过从周围的空气中吸取热量,而发挥冷却作用。又,由风扇27的工作,因在蒸发器17中的致冷剂的蒸发而受到冷却的空气在冷却室2内进行循环,对冷却室2内进行冷却。然后,致冷剂从蒸发器17中流出,进入到致冷剂配管38中,并到达内部热交换器45。
该从蒸发器17中流出的低压侧的致冷剂反复进行下述循环:从上述高压侧的致冷剂中吸取热量,从而受到加热,而成为完全的气体状态;然后,从致冷剂配管30中被吸入到压缩机11的第1压缩单元中。
如上所述,通过使用具有良好的加热特性的二氧化碳作为致冷剂,对各收容室3、4内,就可以分别由散热器14、15进行加热,而由蒸发器18、19进行冷却。由此,由致冷剂回路10,可以使收容室3和收容室4成为可以进行“热/冷”切换的状态;并能够在不需要设置电加热器等发热体、或特别的加热装置的情况下,对各收容室3、4进行加热。由此,可以显著地降低加热/冷却系统100的消费电力。
进一步,如在以上的各模式中所述,由于通过由各电磁阀62、63、64、65、70、和72对致冷剂的流通进行控制,可以将收容室3和收容室4切换成“热/冷”状态而使用,所以,根据使用情况,通过对各电磁阀的开闭进行切换,就可以自由地控制收容室3和收容室4的“热/冷”状态。
又,在将收容室3、和/或、收容室4作为对物品进行加热的加热室使用的模式时,也可以使设置在各收容室3、4中的电加热器80、81工作,在由散热器14和散热器15进行加热的基础上,再用电加热器80、81进行辅助加热。这时,就可以预先避免由于在冬季等的低大气温度时所产生的加热能力的不足而不能对各收容室3、4充分地进行加热的不利的情况。又,由于电加热器80、81是对由散热器14、15的加热进行辅助的,所以可以减小该电加热器80、81的容量;于是,与只使用电加热器进行加热的情况相比,可以降低消耗电力。
又,在本实施例中,是设置有2个室(收容室3和收容室4)的、可以进行“热/冷”切换的收容室的;但并不只限于这种情况,而是也可以设置3个或3个室以上的多个收容室、和分别对各收容室进行加热或冷却的多个散热器和蒸发器,并通过由流路控制装置分别对向着各散热器和蒸发器的致冷剂的流通进行控制,而进行“热/冷”切换使用。
进一步,在本实施例中,对收容室3和收容室4的加热/冷却的控制方式是:在收容室3和收容室4中,分别设置散热器14和散热器15、以及蒸发器18和蒸发器19,并由各电磁阀62、63、64、65、70、72的开闭而对致冷剂的流通进行控制,从而对收容室3和收容室4的加热/冷却进行控制。但是,并不只限于这种情况,而是例如也可以在收容室的外部设置散热器、蒸发器、和风扇,并通过对该风扇的鼓风进行切换之类的操作,而将热风或冷风鼓风到收容室3和收容室4中,从而对收容室3和收容室4内进行加热或冷却。
(实施例1-2)
下面,根据图6和图7,对将本发明的加热/冷却系统应用在敞开式陈列箱200上的情况时的实施例进行说明。图6和图7为敞开式陈列箱200的纵断侧面图。又,在图6和图7中,与图1至图5中为同一符号的部分具有同样、或类似的效果。
本实施例中的敞开式陈列箱200是设置在超市等店铺内的纵型的敞开式陈列箱,其构成为:断面大致为“コ”字状的绝热壁211、和安装在绝热壁的两侧的图中未示的侧板。在绝热壁211的内侧,安置着分隔板212;在绝热壁211和分隔板212之间,形成有导管213;并且,将分隔板212的内侧作为贮藏室1。
在该贮藏室1内,设置有多层(在实施例中为4层)架子,并且,将架子214和架子215上方的空间作为对物品进行加热的加热室270和加热室271,将架子216上方的空间作为对物品进行收容的收容室272,以及将架子217上方的空间作为对物品进行冷却的冷却室273。又,在各架子214、215、216、和217上,安装着分别对加热室270、271、收容室272、和冷却室273内进行加热的、作为辅助加热器的电加热器80、81、82、83。该电加热器80、81、82、和83的设置目的是:在由后述的散热器14所进行的加热不够时,对该不够的能力部分进行补充。
在贮藏室1的前面开口的上缘和下缘上,分别形成有吸入口230、吸入口232;并且,吸入口230与后述的上部导管220、而吸入口232则与后述的底部导管219分别相连通。
另一方面,在贮藏室1的底部,安装有底盘218;将该底盘218的下方作为与上述的导管213相连通的上述的底部导管219;并且,在该底部导管219内,设置有对上述的收容室272和冷却室273内进行冷却的蒸发器17、和风扇27。又,在底盘218上,形成有使冷却室273和底部导管219之间为上下贯通的孔234、234;从这里,并由风扇27,将与蒸发器17之间进行了热交换的空气鼓风到冷却室273内。
又,在贮藏室1的上部,同样地,形成有与导管213相连通的上述的上部导管220;在该上部导管220内,设置有对加热室270、271、和收容室272内进行加热的散热器14、以及风扇24。而且,形成有使加热室270和上部导管220之间为上下贯通的孔236;从该孔236、236,并由风扇24,将与散热器14之间进行了热交换的空气鼓风到加热室270内。
进一步,在分隔板212上,分别形成有使导管213内与各室(加热室270、271、收容室272、和冷却室273)之间相连通的连通孔237、238、239、240;从各连通孔237、238、239、240,并由风扇27、24,将与蒸发器17或散热器14之间进行了热交换的空气经导管213后鼓风到各室内。
这里,上述架子215和架子216与导管213内相贯通,并可以对该导管213沿上下进行分隔。即,在架子215、216的背面(在图6和图7中,为导管213侧)上,形成有可以将各架子215、216插入到导管213内的、图中未示的孔;并通过从该孔中将架子215或架子216插入到导管213内,而可以分别阻断导管213内的空气的流动,从而可以对导管213沿上下进行分隔。
另一方面,在上述的底部导管219的下方,形成有机械室280;在该机械室280内,收容着构成后述的致冷剂回路210的一部分的压缩机11、气体冷却器12、内部热交换器45、和作为减压装置的膨胀阀16等。又,在本实施例中所使用的压缩机11是2段压缩式的压缩机,并由驱动单元、和由该驱动单元所驱动的第1和第2压缩单元所构成。又,气体冷却器12的作用是对从压缩机11中排出的高温高压的致冷剂进行散热;并且,在该气体冷却器12的附近,设置有风扇22。
上述致冷剂回路210的构成为:压缩机11、气体冷却器12、散热器14、膨胀阀16、和蒸发器17等。即,压缩机11的致冷剂排出管34与气体冷却器12的入口相连接。与气体冷却器12的出口侧相连接的致冷剂配管36通过内部热交换器45。又,内部热交换器45的作用是,使高压侧的致冷剂和低压侧的致冷剂之间进行热交换。经膨胀阀16后,与内部热交换器45的出口相连接的致冷剂配管37被连接到设置在底部导管219内的蒸发器17的入口。又,从蒸发器17中导出的致冷剂配管38通过内部热交换器45,并与致冷剂导入管30相连接。又,致冷剂导入管30与压缩机11的第1压缩单元相连接,并从这里将低压致冷剂吸入到压缩机11内。
又,在图6和图7中,32为将由压缩机11的第1压缩单元所压缩了的致冷剂导入到第2压缩单元中的致冷剂导入管32。
这里,在致冷剂排出管34的途中部,分支连接着第1旁通回路40;该第1旁通回路40的出口与致冷剂配管36的途中部相连接。该第1旁通回路40通过被设置在上部导管220内的散热器14。又,在第1旁通回路40的散热器14的入口侧和致冷剂排出管34上,设置有作为流路控制装置的电磁阀70、72;由该电磁阀70、72,对在压缩机11的第2压缩单元中受到压缩的高压侧的致冷剂,是使其从致冷剂排出管34中流入到气体冷却器12中、或流入到第1旁通回路40中进行控制;并且,由图中未示的控制装置,对该电磁阀70、72进行开闭控制。
又,在致冷剂回路210中,充入二氧化碳作为致冷剂;并且,该致冷剂回路210的高压侧为超临界压力。
(1)将收容室272作为冷却室使用的模式
下面,用以上的构成,对敞开式陈列箱200的工作进行说明。首先,根据图6,对在将收容室272作为对物品进行冷却的冷却室使用的模式时的工作进行说明。
当由工作人员将上述架子215插入到导管213内时(这时,架子216处于没有被插入到导管213内的状态),就由架子215将导管213内沿上下进行了分隔。又,由图中未示的控制装置,将电磁阀70关闭,并将电磁阀72打开,使第1旁通回路40开放。由此,从压缩机11中排出的致冷剂不会流动到气体冷却器12中,而是全部从致冷剂排出管34而流入到第1旁通回路40中。
进一步,由上述控制装置,使设置在加热室270、271的架子214、215上的电加热器80、81开始工作。由此,加热室270和加热室271内受到加热。又,由控制装置,使收容在底部导管219和上部导管220中的风扇27和风扇24开始工作,在这同时,对压缩机11的驱动单元进行驱动。由此,就从致冷剂导入管30中将低压的致冷剂气体吸入到压缩机11的图中未示的第1压缩单元中,并受到压缩而成为中压;在从致冷剂导入管32中排出到密闭容器外之后,被吸入到第2压缩单元中。然后,被吸入到第2压缩单元中的致冷剂受到压缩,而成为高温高压的致冷剂气体,然后从致冷剂排出管34排出到压缩机11的外部。这时,致冷剂被压缩到适当的超临界压力。
如上所述,由于电磁阀70被关闭,而电磁阀72被打开,所以,从压缩机11中排出的致冷剂气体就从致冷剂排出管34的途中部经第1旁通回路40后流入到设置在上部导管220中的散热器14内。这里,在压缩机11中受到了压缩的高温高压的致冷剂不会凝结,而是在超临界状态下工作。然后,该高温高压的致冷剂气体在散热器14中进行散热。又,由于风扇24的工作,因在散热器14中的致冷剂的散热而受到加热的周围的空气从孔236、236中进入到加热室270内,对加热室270进行加热。进一步,由于风扇24的工作,由散热器14而受到加热的空气经导管213后从连通孔237和连通孔238进入到加热室270和加热室271中,对该加热室270和加热室271内进行加热。又,在本发明中,作为致冷剂,由于是使用二氧化碳,在散热器14中致冷剂不会产生凝结,所以,在散热器14中的热交换能力很高,可以充分地将加热室270、271内加热到高温。
又,由于如上所述,由架子215将导管213内进行了分隔,所以,由风扇24所鼓风着的空气(热风)不会被鼓风到架子215的下侧。由此,可以对作为在架子215的上侧的室的加热室270和加热室271进行加热。
另一方面,被鼓风到加热室270、271中的空气(热风)反复进行下述循环:在对该加热室270、271进行加热后,从吸入口230被吸入到上部导管220内,并再一次由散热器14所加热。
又,由散热器14所散热了的致冷剂从第1旁通回路40进入到致冷剂配管36中,然后通过内部热交换器45。在这里,致冷剂的热由从蒸发器17中流出的低压侧的致冷剂所吸取,而进一步受到冷却。由于该内部热交换器45的存在,从散热器14中流出的、并通过内部热交换器45的致冷剂的热由低压侧的致冷剂所吸取,所以,由这部分的热的吸取,可以使该致冷剂的过冷度增大。因此,可以提高蒸发器17的冷却能力。
在该内部热交换器45中受到了冷却的高压侧的致冷剂气体到达膨胀阀16。又,在膨胀阀16的入口,致冷剂气体还处于超临界的状态。由于在膨胀阀16中压力降低,所以致冷剂成为气体/液体的二相混合状态。而且,成为二相混合状态的致冷剂流入到设置在底部导管219中的蒸发器17内。在这里,致冷剂产生蒸发,并通过从周围的空气中吸取热量,而发挥冷却作用。又,由风扇27的工作,因在蒸发器17中的致冷剂的蒸发而受到冷却的空气从孔234、234进入到冷却室273中,对该冷却室273内进行冷却。进一步,由风扇27的工作,由蒸发器17而受到冷却的空气进入到导管213中,并从连通孔239和连通孔240被鼓风到收容室272和冷却室273中,从而对该收容室272和冷却室273内进行冷却。
这里,由于如上所述,由架子215将导管213内进行了分隔,所以,由风扇27所鼓风着的空气(冷风)不会被鼓风到架子215的上侧。由此,可以对作为在架子215的下侧的室的收容室272和冷却室273内进行冷却。
又,被鼓风到收容室272和冷却室273中的空气(冷风)反复进行下述循环:在对该收容室272和冷却室273内进行冷却后,从吸入口232被吸入到底部导管219内,并再一次由蒸发器17所冷却。
另一方面,由蒸发器17所蒸发了的致冷剂从蒸发器17中流出,进入到致冷剂配管38中,然后通过内部热交换器45。这里,致冷剂反复进行下述循环:从上述高压侧的致冷剂中吸取热,从而受到加热,而成为完全的气体状态;然后,从致冷剂导入管30中被吸入到压缩机11的第1压缩单元中。
(2)将收容室272作为加热室使用的模式
下面,根据图7,对在将收容室272作为对物品进行加热的加热室使用的模式时的工作进行说明。
当由工作人员将上述架子216插入到导管213内时(这时,架子215处于没有被插入到导管213内的状态),就由架子216将导管213内沿上下进行了分隔。又,由图中未示的控制装置,将电磁阀70关闭,并将电磁阀72打开,使第1旁通回路40开放。由此,从压缩机11中排出的致冷剂不会流动到气体冷却器12中,而是全部从致冷剂排出管34流入到第1旁通回路40中。
进一步,由上述控制装置,使设置在加热室270、271、和收容室272的架子214、215、和216上的电加热器80、81、82开始工作。由此,加热室270、271、和收容室272内受到加热。又,由控制装置,使收容在底部导管219和上部导管220中的风扇27和风扇24开始工作,在这同时,对压缩机11的驱动单元进行驱动。由此,就从致冷剂导入管30中将低压的致冷剂气体吸入到压缩机11的图中未示的第1压缩单元中,并受到压缩而成为中压;在从致冷剂导入管32中排出到密闭容器外之后,被吸入到第2压缩单元中。然后,被吸入到第2压缩单元中的致冷剂受到压缩,而成为高温高压的致冷剂气体,然后从致冷剂排出管34排出到压缩机11的外部。这时,致冷剂被压缩到适当的超临界压力。
如上所述,由于电磁阀70被关闭,而电磁阀72被打开,所以,从压缩机11中排出的致冷剂气体就从致冷剂排出管34的途中部经第1旁通回路40后流入到设置在上部导管220中的散热器14内。这里,在压缩机11中受到了压缩的高温高压的致冷剂不会产生凝结,而是在超临界状态下工作。然后,该高温高压的致冷剂气体在散热器14中进行散热。又,由于风扇24的工作,因在散热器14中的致冷剂的散热而受到加热的周围的空气从孔236、236进入到加热室270中,对加热室270内进行加热。进一步,由于风扇24的工作,由散热器14而受到加热的空气经导管213后从连通孔237、238、239进入到加热室270、271、和收容室272中,对该加热室270、271、和收容室272内进行加热。又,在本发明中,作为致冷剂,由于是使用二氧化碳,在散热器14中致冷剂不会产生凝结,所以,在散热器14中的热交换能力很高,可以充分地将加热室270、271、和收容室272内的空气加热到高温。
又,由于如上所述,由架子216将导管213内进行了分隔,所以,由风扇24所鼓风着的空气(热风)不会被鼓风到架子216的下侧。由此,可以对作为在架子216的上侧的室的加热室270、271、和收容室272内进行加热。
另一方面,被鼓风到加热室270、271、和收容室272中的空气(热风)反复进行下述循环:在对该加热室270、271、和收容室272内进行加热后,从吸入口230被吸入到上部导管220内,并再一次由散热器14所加热。
又,由散热器14所散热了的致冷剂从第1旁通回路40进入到致冷剂配管36中,然后通过内部热交换器45。在这里,致冷剂的热由从蒸发器17中流出的低压侧的致冷剂所吸取,而进一步受到冷却。由于该内部热交换器45的存在,从散热器14中流出的、并通过内部热交换器45的致冷剂的热由低压侧的致冷剂所吸取,所以,由这部分的热的吸取,可以使该致冷剂的过冷度增大。因此,可以提高蒸发器17的冷却能力。
在该内部热交换器45上受到了冷却的高压侧的致冷剂气体到达膨胀阀16。又,在膨胀阀16的入口,致冷剂气体还处于超临界的状态。由于在膨胀阀16中压力降低,所以致冷剂成为气体/液体的二相混合状态。而且,成为二相混合状态的致冷剂流入到设置在底部导管219中的蒸发器17内。在这里,致冷剂产生蒸发,并通过从周围的空气中吸取热量,而发挥冷却作用。又,由风扇27的工作,因在蒸发器17中的致冷剂的蒸发而受到冷却的空气从孔234、234进入到冷却室273中,对该冷却室273内进行冷却。进一步,由风扇27的工作,由蒸发器17而受到冷却的空气进入到导管213中,并从连通孔240被鼓风到冷却室273中,从而对该冷却室273内进行冷却。
这里,由于如上所述,由架子216将导管213内进行了分隔,所以,由风扇27所鼓风着的空气(冷风)不会被鼓风到架子216的上侧。由此,可以对作为在架子216的下侧的室的冷却室273内进行冷却。
又,被鼓风到冷却室273中的空气(冷风)反复进行下述循环:在对该冷却室273内进行冷却后,从吸入口232被吸入到底部导管219内,并再一次由蒸发器17所冷却。
另一方面,由蒸发器17所蒸发了的致冷剂从蒸发器17中流出,进入到致冷剂配管38中,然后通过内部热交换器45。这里,致冷剂反复进行下述循环:从上述高压侧的致冷剂中吸取热,从而受到加热,而成为完全的气体状态;然后,从致冷剂导入管30被吸入到压缩机11的第1压缩单元中。
如上所述,在本实施例中,也同样地,通过在收容室272的外部设置散热器14、蒸发器17、以及对与该散热器14和蒸发器17间进行了热交换的空气进行鼓风的风扇24、27,并由架子215或架子216对导管213内进行了分隔,就可以对收容室272内进行加热/冷却的切换。
又,通过在由散热器14进行加热的基础上,再用电加热器进行加热,就可以充分地对加热室270、271、和收容室272内进行加热。而且,由于在这时,电加热器是被用于对由散热器14的加热进行辅助加热的,所以,与只使用电加热器对各室进行加热的情况相比,可以减小电加热器的容量,从而可以降低消费电力。
又,在本实施例中,作为可以进行“热/冷”切换使用的收容室,只设置有收容室272;但并不只限于这种情况,而是例如,作为一种可将架子214插入到导管213内的构造,只要可由架子214将导管213内沿上下进行分隔,就可以使加热室271也成为冷却室。
下面,根据图8~图25,对又一个本发明的实施形态进行详细的说明。
(实施例2-1)
图8为应用了这时的本发明的一实施例的加热/冷却系统100的概略构成图。又,同样地,本发明的加热/冷却系统可以被用于陈列箱、自动售货机、空调器、或冷热储藏库等上的加热/冷却系统。
在图8中,1为加热/冷却系统100的贮藏室;在该贮藏室1内,设置有收容室2、收容室3、和收容室4,并且各自都由绝热部件所围绕着。
在上述收容室2中,设置有:对该收容室2内进行加热的散热器13、作为辅助加热器的电加热器79、对收容室2内进行冷却的蒸发器17、以及风扇27;这里,该风扇27的作用是,将与散热器13或蒸发器17之间进行了热交换的空气、或者在电加热器79上受到了加热的空气鼓风(循环)到收容室2中。
又,在收容室3中,设置有:对该收容室3内进行加热的散热器14、作为辅助加热器的电加热器80、对收容室3内进行冷却的蒸发器18、以及风扇28;这里,该风扇28的作用是,将与散热器14或蒸发器18之间进行了热交换的空气、或者在电加热器80上受到了加热的空气鼓风(循环)到收容室3中。
同样地,在收容室4中,设置有:对该收容室4内进行加热的散热器15、作为辅助加热器的电加热器81、对收容室4内进行冷却的蒸发器19、以及风扇29;这里,该风扇29的作用是,将与散热器15或蒸发器19之间进行了热交换的空气、或者在电加热器81上受到了加热的空气鼓风(循环)到收容室4中。
另一方面,在图8中,10为致冷剂回路,其构成为:压缩机11、气体冷却器12、各散热器13、14、15、作为减压装置的膨胀阀16、和各蒸发器17、18、19等。又,气体冷却器12被配置在与设置在各收容室2、3、4中的各散热器13、14、15为不同的另一部位上,其作用是对致冷剂进行散热。
即,压缩机11的致冷剂排出管34与气体冷却器12的入口相连接。这里,本实施例的压缩机11是2段压缩式的压缩机,其构成为:设置在密闭容器11A内的驱动单元、和由该驱动单元所驱动着的第1和第2压缩单元。
图中30是将致冷剂导入到压缩机11的图中未示的第1压缩单元的缸体内的致冷剂导入管,该致冷剂导入管30的一端与图中未示的第1压缩单元的缸体相连通。该导致冷剂导入管30的另一端与内部热交换器45的出口相连接。
又,致冷剂导入管32是将由第1压缩单元所压缩了的致冷剂导入到第2压缩单元中的致冷剂配管。上述致冷剂排出管34是将由上述第2压缩单元所压缩了的致冷剂排出到气体冷却器12中的致冷剂配管。
与气体冷却器12的出口侧相连接的致冷剂配管36通过上述内部热交换器45。又,内部热交换器45是使高压侧的致冷剂和低压侧的致冷剂之间进行热交换的装置。
与内部热交换器45的出口相连接的致冷剂配管37经膨胀阀16后与收容室2的蒸发器17的入口相连接。
这里,在致冷剂排出管34的途中部上,分支连接着第1旁通回路40。该第1旁通回路40在进一步被分支为配管50、配管52、和配管54后,进行合流,然后与致冷剂配管36相连接。在该第1旁通回路40和致冷剂排出管34上,设置有作为流路控制装置的电磁阀70、72;由该电磁阀70、72,对向着第1旁通回路40和气体冷却器12的致冷剂的流通进行控制。
而且,对配管50的设置方式是,使其通过设置在收容室2中的散热器13;并且,在散热器13的入口侧的配管50上,设置有作为流路控制装置的电磁阀60,由该电磁阀60,对向着该散热器13的致冷剂的流通进行控制。
对上述配管52的设置方式是,使其通过设置在收容室3中的散热器14;并且,在散热器14的入口侧的配管52上,设置有作为流路控制装置的电磁阀62,由该电磁阀62,对向着该散热器14的致冷剂的流通进行控制。
又,对配管54的设置方式是,使其通过设置在收容室4中的散热器15;并且,在散热器15的入口侧的配管54上,设置有作为流路控制装置的电磁阀64,由该电磁阀64,对向着该散热器15的致冷剂的流通进行控制。
进一步,在从膨胀阀16中导出的致冷剂配管37的途中部上,分支连接着第2旁通回路42。该第2旁通回路42在进一步被分支为配管56和配管58后,分别与从蒸发器17中导出的配管38相合流。
对配管56的设置方式是,使其通过设置在收容室3中的蒸发器18;并且,在蒸发器18的入口侧的配管56上,设置有作为流路控制装置的电磁阀63,由该电磁阀63,对向着该蒸发器18的致冷剂的流通进行控制。
又,对配管58的设置方式是,使其通过设置在收容室4中的蒸发器19;并且,在蒸发器19的入口侧的配管58上,设置有作为流路控制装置的电磁阀65,由该电磁阀65,对向着该蒸发器19的致冷剂的流通进行控制。
而且,在蒸发器17的入口侧的、连接有上述第2旁通回路42的致冷剂配管37的下游侧上,设置有作为流路控制装置的电磁阀61;由该电磁阀61,对向着该蒸发器17的致冷剂的流通进行控制。
进一步,在膨胀阀16的出口侧上,在位于上述第2旁通回路42产生分支部位的上游侧的致冷剂配管37上,分支连接着第3旁通回路44。对该第3旁通回路44的设置方式是,使其通过辅助蒸发器55;并且,从辅助蒸发器55中导出的配管与从蒸发器17中导出的致冷剂配管38相合流。在第3旁通回路44的上述辅助蒸发器55的入口侧上,设置有作为流路控制装置的电磁阀59;由该电磁阀59,对向着该辅助蒸发器55的致冷剂的流通进行控制。又,辅助蒸发器55被配置在与设置在上述各收容室2、3、4中的各蒸发器17、18、19为不同的另一部位上,其作用是对致冷剂进行蒸发。
这里,作为充入到致冷剂回路10中的致冷剂,是使用对地球环境无害的、并考虑了可燃性和毒性等的、作为自然致冷剂的二氧化碳(CO2)。
对上述各电磁阀59、60、61、62、63、64、65、和电磁阀70、72,分别由图中未示的控制装置进行阀的开闭控制。而且,在控制装置上,通过由这些电磁阀59、60、61、62、63、64、65、70、和72对致冷剂的流通进行控制,而可以对收容室2、收容室3、和收容室4的“热/冷”进行切换。又,上述控制装置是对加热/冷却系统100进行控制的控制装置,并且也对压缩机11的工作和各风扇27、28、29的工作等进行控制。
(1)将收容室2、收容室3、和收容室4作为冷却室使用的模式
下面,用以上的构成,对本发明的加热/冷却系统100的工作进行说明。首先,根据图9,对在将收容室2、收容室3、和收容室4作为对物品进行冷却的冷却室使用的模式进行说明。图9为显示了在该模式时的致冷剂的流动的致冷剂回路图。由图中未示的控制装置,将电磁阀70打开,并将电磁阀72关闭,使第1旁通回路40受到闭塞。由此,从压缩机11中排出的致冷剂就全部从致冷剂排出管34流入到气体冷却器12中。
进一步,由控制装置,将电磁阀60、电磁阀62、和电磁阀64关闭,闭塞致冷剂配管50、致冷剂配管52、和致冷剂配管54;同时,将电磁阀63和电磁阀65打开,开放配管56、58。由此,来自第2旁通回路42的致冷剂就流过配管56和配管58。又,由控制装置,将电磁阀61打开,使来自于膨胀阀16的致冷剂流入到蒸发器17中;同时,关闭电磁阀59,将第3旁通回路44闭塞。又,在图9至图13的图面中,分别用白色电磁阀显示了由控制装置将阀打开的状态,而用黑色电磁阀显示了由控制装置将阀关闭的状态。
又,由控制装置,开始使被收容在收容室2、收容室3、和收容室4中的风扇27、28、和29工作,并对压缩机11的驱动单元进行驱动。由此,就从致冷剂导入管30中将低压的致冷剂气体吸入到压缩机11的图中未示的第1压缩单元中,并受到压缩而成为中压;在从致冷剂导入管32中排出到密闭容器11A外之后,被吸入到第2压缩单元中,并受到压缩而成为高温高压的致冷剂气体;然后,从致冷剂排出管34排出到压缩机11的外部。这时,致冷剂被压缩到适当的超临界压力。如上所述,由于电磁阀70被打开,而电磁阀72被关闭,所以,从压缩机11中排出的致冷剂气体就从致冷剂排出管34流入到气体冷却器12中。
这里,在压缩机11中受到了压缩的高温高压的致冷剂不会产生凝结,而是在超临界状态下工作。而且,该高温高压的致冷剂气体在气体冷却器12中进行散热后,通过内部热交换器45。在这里,致冷剂的热由从蒸发器17、18、和19中流出的低压侧的致冷剂所吸取,而进一步受到冷却。由于该内部热交换器45的存在,从气体冷却器12中流出的、并通过内部热交换器45的致冷剂的热由低压侧的致冷剂所吸取,所以,由这部分的热的吸取,可以使该致冷剂的过冷度增大。因此,可以提高蒸发器17、蒸发器18、和蒸发器19的冷却能力。
在该内部热交换器45上受到了冷却的高压侧的致冷剂气体到达膨胀阀16。又,在膨胀阀16的入口,致冷剂气体还处于超临界的状态。由于在膨胀阀16中压力降低,所以致冷剂成为气体/液体的二相混合状态。而且,如上所述,由于电磁阀61是被打开的,所以,成为二相混合状态的致冷剂流入到设置在收容室2中的蒸发器17内。在这里,致冷剂产生蒸发,并通过从周围的空气中吸取热量,而发挥冷却作用。又,由风扇27的工作,因在蒸发器17中的致冷剂的蒸发而受到冷却的空气在收容室2内进行循环,对收容室2内进行冷却。然后,致冷剂从蒸发器17中流出,并进入到致冷剂配管38中。
另一方面,由于如上所述,电磁阀63和电磁阀65是被打开的,所以,在膨胀阀16中受到减压的致冷剂的一部分会进入到从致冷剂配管37的途中部分支连接着的第2旁通回路42中,并从这里进一步受到分支后,被分流到配管56和配管58中。然后,进入到配管56中的致冷剂流入到设置在收容室3中的蒸发器18中;在这里进行蒸发,并通过从周围的空气中吸取热量而发挥冷却作用。由风扇28的工作,因在该蒸发器18中的致冷剂的蒸发而受到冷却的空气在收容室3内进行循环,对收容室3内进行冷却。然后,致冷剂从蒸发器18中流出,与在致冷剂配管38中流动着的、来自蒸发器17中的致冷剂相合流。
又,进入到配管58中的致冷剂流入到设置在收容室4内的蒸发器19中,在这里进行蒸发,并通过从周围的空气中吸取热量而发挥冷却作用。由风扇29的工作,因在该蒸发器19中的致冷剂的蒸发而受到冷却的空气在收容室4内进行循环,对收容室4内进行冷却。然后,从蒸发器19中流出的致冷剂与在致冷剂配管38中流动着的、来自蒸发器17和蒸发器18的致冷剂相合流,并到达内部热交换器45中。
在这里,从上述高压侧的致冷剂中吸取热量,受到加热作用。这时,由于由各蒸发器17、18、和19而蒸发,成为低温,所以,从各蒸发器17、18、和19中流出的致冷剂不是成为完全的气体状态,而是有可能成为与液体混合共存的状态。但是,由于通过内部热交换器45,并与高压侧的高温致冷剂产生热交换,所以,致冷剂会产生过热;这时,由于确保了致冷剂的过热度,所以会成为完全的气体状态。
由此,由于可以确实地使从各蒸发器17、18、19中流出的致冷剂气化,所以,不需要在低压侧设置存储器等,并可以确实地防止在压缩机11中吸入液体致冷剂的液体倒行的现象,从而可以避免出现在压缩机11中因进行液体压缩而受到损伤的不利的情况。因此,可以提高加热/冷却系统100的可靠性。
又,在内部热交换器45中受到了加热的致冷剂反复进行下述循环:从致冷剂导入管30中被吸入到压缩机11的第1压缩单元中。
这样,通过在与对各收容室2、3、4进行加热的散热器13、14、15为不同的另一部位上设置气体冷却器12,并由该气体冷却器12使致冷剂产生散热,就可以使全部的收容室2、3、4都成为对物品进行冷却的冷却室。
(2)将收容室2作为冷却室、将收容室3作为加热室、并将收容室4作为冷却室使用的模式
下面,在将收容室2作为对物品进行冷却的冷却室、将收容室3作为对物品进行加热的加热室、并将收容室4作为对物品进行冷却的冷却室使用的模式时,根据图10,对加热/冷却系统100的工作进行说明。图10为显示了在该模式时的致冷剂的流动的致冷剂回路图。
由图中未示的控制装置,将电磁阀70关闭,并将电磁阀72打开,使第1旁通回路40开放。由此,从压缩机11中排出的致冷剂不会流动到气体冷却器12中,而是全部从致冷剂排出管34的途中部流入到第1旁通回路40中。
又,由控制装置,将电磁阀60和电磁阀64关闭,闭塞致冷剂配管50和致冷剂配管54;同时,将电磁阀62打开,开放致冷剂配管52。由此,来自第1旁通回路40的致冷剂就流入到致冷剂配管52中。而且,由控制装置,将电磁阀63关闭,闭塞配管56;同时,将电磁阀65打开,开放配管58。由此,来自第2旁通回路42的致冷剂就流入到配管58中。进一步,由控制装置,将电磁阀59关闭,闭塞第3旁通回路44;并且,将电磁阀61打开,使来自膨胀阀16的致冷剂流入到设置在收容室2内的蒸发器17中。
又,由控制装置,开始使被收容在收容室2、收容室3、和收容室4中的风扇27、28、和29工作,在这同时,对压缩机11的驱动单元进行驱动。由此,就从致冷剂导入管30中将低压的致冷剂气体吸入到压缩机11的图中未示的第1压缩单元中,并受到压缩而成为中压;在从致冷剂导入管32中排出到密闭容器11A外之后,被吸入到第2压缩单元中,并受到压缩而成为高温高压的致冷剂气体;然后,从致冷剂排出管34排出到压缩机11的外部。这时,致冷剂被压缩到适当的超临界压力。如上所述,由于电磁阀70被关闭,而电磁阀72被打开,所以,从压缩机11中排出的致冷剂气体就从致冷剂排出管34的途中部流入到第1旁通回路40中。
而且,如上所述,由于电磁阀62被打开,而电磁阀64被关闭,所以,致冷剂从第1旁通回路40进入到致冷剂配管52中,并流入到设置在收容室3内的散热器14中。这里,在压缩机11中受到了压缩的高温高压的致冷剂不会产生凝结,而是在超临界状态下工作。然后,该高温高压的致冷剂气体在散热器14中进行散热。又,由于风扇28的工作,因在散热器14中的致冷剂的散热而受到加热的空气在收容室3内产生循环,对收容室3内进行加热。又,在本发明中,作为致冷剂,由于是使用二氧化碳,在散热器14中致冷剂不会产生凝结,所以,在散热器14中的热交换能力很高,可以充分地将收容室3内的空气加热到高温。
然后,致冷剂从第1旁通回路40进入到致冷剂配管36中,并通过内部热交换器45。在这里,致冷剂的热由从蒸发器17和蒸发器19中流出的低压侧的致冷剂所吸取,而进一步受到冷却。而且,在该内部热交换器45中受到了冷却的高压侧的致冷剂气体到达膨胀阀16。又,在膨胀阀16的入口,致冷剂气体还处于超临界的状态。由于在膨胀阀16中压力降低,所以致冷剂成为气体/液体的二相混合状态,并流入到设置在收容室2中的蒸发器17内。
在这里,致冷剂蒸发,并通过从周围的空气中吸取热量,而发挥冷却作用。又,由风扇27的工作,因在蒸发器17中的致冷剂的蒸发而受到冷却的空气在收容室2内进行循环,对收容室2内进行冷却。然后,致冷剂从蒸发器17中流出,并进入到致冷剂配管38中。
另一方面,由于如上所述,电磁阀65是被打开的,所以,在膨胀阀16中受到减压的致冷剂的一部分会从致冷剂配管37的途中部、并经第2旁通回路42后进入到配管58中。然后,进入到配管58中的致冷剂流入到设置在收容室4内的蒸发器19中,在这里进行蒸发,并通过从周围的空气中吸取热量而发挥冷却作用。由风扇29的工作,因在该蒸发器19中的致冷剂的蒸发而受到冷却的空气在收容室4内进行循环,对收容室4内进行冷却。然后,致冷剂从蒸发器19中流出,与在致冷剂配管38中流动着的、来自蒸发器17中的致冷剂相合流。
在致冷剂配管38中进行了合流的致冷剂反复进行下述循环:通过内部热交换器45,在这里从上述高压侧的致冷剂中吸取热量,从而受到加热,而成为完全的气体状态;然后,从致冷剂配管38被吸入到压缩机11的第1压缩单元中。
(3)将收容室2和收容室3作为冷却室、并将收容室4作为加热室使用的模式
下面,在将收容室2和收容室3作为对物品进行冷却的冷却室、并将收容室4作为对物品进行加热的加热室使用的模式时,根据图11,对加热/冷却系统100的工作进行说明。图11为显示了在该模式时的致冷剂的流动的致冷剂回路图。
由图中未示的控制装置,将电磁阀70关闭,并将电磁阀72打开,使第1旁通回路40开放。由此,从压缩机11中排出的致冷剂不会流动到气体冷却器12中,而是全部从致冷剂排出管34的途中部流入到第1旁通回路40中。
进一步,由控制装置,将电磁阀60和电磁阀62关闭,闭塞致冷剂配管50和致冷剂配管52;同时,将电磁阀64打开,开放致冷剂配管54。由此,来自第1旁通回路40的致冷剂就流入到致冷剂配管54中。又,由控制装置,将电磁阀63打开,开放配管56;同时,将电磁阀65关闭,闭塞配管58。由此,来自第2旁通回路42的致冷剂就流入到配管56中。进一步,由控制装置,将电磁阀61打开,使来自膨胀阀16的致冷剂流入到蒸发器17中;同时,将电磁阀59关闭,以闭塞第3旁通回路44。
又,由控制装置,开始使被收容在收容室2、收容室3、和收容室4中的风扇27、28、和29工作,并对压缩机11的压缩单元进行驱动。由此,就从致冷剂导入管30中将低压的致冷剂气体吸入到压缩机11的图中未示的第1压缩单元中,并受到压缩而成为中压;在从致冷剂导入管32中排出到密闭容器11A外之后,被吸入到第2压缩单元中,并受到压缩而成为高温高压的致冷剂气体;然后,从致冷剂排出管34排出到压缩机11的外部。这时,致冷剂被压缩到适当的超临界压力。如上所述,由于电磁阀70被关闭,而电磁阀72被打开,所以,致冷剂气体就从致冷剂排出管34的途中部流入到第1旁通回路40中。
而且,如上所述,由于电磁阀62被关闭,而电磁阀64被打开,所以,致冷剂从第1旁通回路40进入到致冷剂配管54中,并流入到设置在收容室4内的散热器15中。这里,在压缩机11中受到了压缩的高温高压的致冷剂不会产生凝结,而是在超临界状态下工作。然后,该高温高压的致冷剂气体在散热器15中进行散热。又,由于风扇29的工作,因在散热器15中的致冷剂的散热而受到加热的空气在收容室4内产生循环,对收容室4内进行加热。又,在本发明中,作为致冷剂,由于是使用二氧化碳,在散热器15中致冷剂不会产生凝结,所以,在散热器15中的热交换能力很高,可以充分地将收容室4内的空气加热到高温。
然后,致冷剂进入到致冷剂配管36中,并通过内部热交换器45。在这里,致冷剂的热由从蒸发器17和蒸发器18中流出的低压侧的致冷剂所吸取,而进一步受到冷却。而且,在该内部热交换器45中受到了冷却的高压侧的致冷剂气体到达膨胀阀16。又,在膨胀阀16的入口,致冷剂气体还处于超临界的状态。由于在膨胀阀16中压力降低,所以致冷剂成为气体/液体的二相混合状态,并流入到设置在收容室2中的蒸发器17内。
在这里,致冷剂蒸发,并通过从周围的空气中吸取热量,而发挥冷却作用。又,由风扇27的工作,因在蒸发器17中的致冷剂的蒸发而受到冷却的空气在收容室2内进行循环,对收容室2内进行冷却。然后,致冷剂从蒸发器17中流出,并进入到致冷剂配管38中。
另一方面,由于如上所述,电磁阀63是被打开的,所以,在膨胀阀16中受到减压的致冷剂的一部分会从致冷剂配管37的途中部、并经第2旁通回路42后进入到配管56中。然后,进入到配管56中的致冷剂流入到设置在收容室3内的蒸发器18中,在这里进行蒸发,并通过从周围的空气中吸取热量而发挥冷却作用。由风扇28的工作,因在该蒸发器18中的致冷剂的蒸发而受到冷却的空气在收容室3内进行循环,对收容室3内进行冷却。然后,致冷剂从蒸发器18中流出,与在致冷剂配管38中流动着的、来自蒸发器17中的致冷剂相合流。
在致冷剂配管38中进行了合流的致冷剂反复进行下述循环:通过内部热交换器45,在这里从上述高压侧的致冷剂中吸取热量,从而受到加热,而成为完全的气体状态;然后,从致冷剂配管30中被吸入到压缩机11的第1压缩单元中。
(4)将收容室2作为冷却室、并将收容室3和收容室4作为加热室使用的模式
下面,在将收容室2作为对物品进行冷却的冷却室、并将收容室3和收容室4作为对物品进行加热的加热室使用的模式时,根据图12,对加热/冷却系统100的工作进行说明。图12为显示了在该模式时的致冷剂的流动的致冷剂回路图。
由图中未示的控制装置,将电磁阀70关闭,并将电磁阀72打开,使第1旁通回路40开放。由此,从压缩机11中排出的致冷剂不会流动到气体冷却器12中,而是全部从致冷剂排出管34的途中部流入到第1旁通回路40中。
进一步,由控制装置,将电磁阀60关闭,闭塞致冷剂配管50;同时,将电磁阀62和电磁阀64打开,开放致冷剂配管52和致冷剂配管54。由此,来自第1旁通回路40的致冷剂被分支、并分别流入到致冷剂配管52和致冷剂配管54中。又,由控制装置,将电磁阀61和电磁阀59打开;同时,关闭电磁阀63和电磁阀65,以闭塞配管56和配管58。由此,来自膨胀阀16的致冷剂不会流动到第2旁通回路42中,而是流入到第3旁通回路44和设置在收容室2内的蒸发器17中。
又,由控制装置,开始使被收容在收容室2、收容室3、和收容室4中的风扇27、28、和29工作,并对压缩机11的驱动单元进行驱动。由此,就从致冷剂导入管30中将低压的致冷剂气体吸入到压缩机11的图中未示的第1压缩单元中,并受到压缩而成为中压;在从致冷剂导入管32中排出到密闭容器11A外之后,被吸入到第2压缩单元中,并受到压缩而成为高温高压的致冷剂气体;然后,从致冷剂排出管34排出到压缩机11的外部。这时,致冷剂被压缩到适当的超临界压力。如上所述,由于电磁阀70被关闭,而电磁阀72被打开,所以,从压缩机11中排出的致冷剂气体就从致冷剂排出管34的途中部流入到第1旁通回路40中。
而且,如上所述,由于电磁阀62和电磁阀64被打开,所以,致冷剂从第1旁通回路40分别进入到致冷剂配管52和致冷剂配管54中。然后,进入到致冷剂配管52中的致冷剂流入到设置在收容室3内的散热器14中,在这里进行散热。这里,在压缩机11中受到了压缩的高温高压的致冷剂不会产生凝结,而是在保持超临界的状态下进行散热。又,由于风扇28的工作,因在散热器14中的致冷剂的散热而受到加热的空气在收容室3内产生循环,对收容室3内进行加热。又,在本发明中,作为致冷剂,由于是使用二氧化碳,在散热器14中致冷剂不会产生凝结,所以,在散热器14中的热交换能力很高,可以充分地将收容室3内的空气加热到高温。
另一方面,进入到致冷剂配管54中的致冷剂流入到设置在收容室4内的散热器15中。这里,在压缩机11中受到了压缩的高温高压的致冷剂不会产生凝结,而是在保持超临界的状态下进行散热。又,由于风扇29的工作,因在散热器15中的致冷剂的散热而受到加热的空气在收容室4内产生循环,对收容室4内进行加热。又,在本发明中,作为致冷剂,由于是使用二氧化碳,在散热器15中致冷剂不会产生凝结,所以,在散热器15中的热交换能力很高,可以充分地将收容室4内的空气加热到高温。
然后,从散热器14或散热器15中流出的致冷剂合流,从第1旁通回路40进入到致冷剂配管36中,然后通过内部热交换器45。在这里,致冷剂的热由从蒸发器17和辅助蒸发器55中流出的低压侧的致冷剂所吸取,而进一步受到冷却。而且,在该内部热交换器45中受到了冷却的高压侧的致冷剂气体到达膨胀阀16。又,在膨胀阀16的入口,致冷剂气体还处于超临界的状态。由于在膨胀阀16中压力降低,所以致冷剂成为气体/液体的二相混合状态,并流入到设置在收容室2中的蒸发器17内。
在这里,致冷剂蒸发,并通过从周围的空气中吸取热量,而发挥冷却作用。又,由风扇27的工作,因在蒸发器17中的致冷剂的蒸发而受到冷却的空气在收容室2内进行循环,对收容室2内进行冷却。然后,致冷剂从蒸发器17中流出,并进入到致冷剂配管38中。
另一方面,如上所述,由于电磁阀59被打开,所以,在膨胀阀16中受到减压的致冷剂的一部分进入到第3旁通回路44中,并流入到在此处设置着的辅助蒸发器55内。在这里,致冷剂产生蒸发,并通过从周围的空气中吸取热量,而发挥冷却作用;然后,与在致冷剂配管38中流动着的、来自上述蒸发器17的致冷剂相合流,并通过内部热交换器45。
在这里,致冷剂反复进行下述循环:从上述高压侧的致冷剂中吸取热量,从而受到加热,而成为完全的气体状态;然后,从致冷剂配管30被吸入到压缩机11的第1压缩单元中。
这样,即使在使收容室3和收容室4作为对物品进行加热的加热室而使用时,通过除了蒸发器17之外,再由辅助蒸发器55对致冷剂进行蒸发,就可以充分地对收容室3和收容室4内进行加热。
(5)将收容室2、收容室3、和收容室4作为加热室使用的模式
最后,根据图13,对将收容室2、收容室3、和收容室4作为对物品进行加热的加热室使用的模式进行说明。图13为显示了在该模式时的致冷剂的流动的致冷剂回路图。
由图中未示的控制装置,将电磁阀70关闭,并将电磁阀72打开,使第1旁通回路40开放。由此,从压缩机11中排出的致冷剂不会流动到气体冷却器12中,而是全部从致冷剂排出管34的途中部流入到第1旁通回路40中。
进一步,由控制装置,将电磁阀60、电磁阀62、和电磁阀64打开,开放致冷剂配管50、致冷剂配管52、和致冷剂配管54。由此,来自第1旁通回路40的致冷剂被分别分流到致冷剂配管50、冷剂配管52、和致冷剂配管54中。又,由控制装置,将电磁阀61关闭,以停止向着蒸发器17的致冷剂的流通;同时,将电磁阀63和电磁阀65关闭,闭塞配管56和配管58。进一步,由控制装置,打开电磁阀59,开放第3旁通回路44。由此,来自膨胀阀16的致冷剂不会流动到第2旁通回路42和蒸发器17中,而是全部流入到第3旁通回路44中。
又,由控制装置,开始使被收容在收容室2、收容室3、和收容室4中的风扇27、28、和29工作,并对压缩机11的驱动单元进行驱动。由此,就从致冷剂导入管30将低压的致冷剂气体吸入到压缩机11的图中未示的第1压缩单元中,并受到压缩而成为中压;在从致冷剂导入管32中排出到密闭容器11A外之后,被吸入到第2压缩单元中,并受到压缩而成为高温高压的致冷剂气体;然后,从致冷剂排出管34排出到压缩机11的外部。这时,致冷剂被压缩到适当的超临界压力。如上所述,由于电磁阀70被关闭,而电磁阀72被打开,所以,从压缩机11中排出的致冷剂气体就从致冷剂排出管34的途中部流入到第1旁通回路40中。
而且,如上所述,由于电磁阀60、电磁阀62、和电磁阀64被打开,所以,致冷剂从第1旁通回路40分别进入到致冷剂配管50、致冷剂配管52、和致冷剂配管54中。然后,进入到致冷剂配管50中的致冷剂流入到设置在收容室2内的散热器13中,在这里进行散热。这里,在压缩机11中受到了压缩的高温高压的致冷剂不会产生凝结,而是在保持超临界的状态下进行散热。又,由于风扇27的工作,因在散热器13中的致冷剂的散热而受到加热的空气在收容室2内产生循环,对收容室2内进行加热。又,在本发明中,作为致冷剂,由于是使用二氧化碳,在散热器13中致冷剂不会产生凝结,所以,在散热器13中的热交换能力很高,可以充分地将收容室2内的空气加热到高温。
另一方面,进入到致冷剂配管52中的致冷剂流入到设置在收容室3内的散热器14中,在这里进行散热。这里,在压缩机11中受到了压缩的高温高压的致冷剂不会产生凝结,而是在保持超临界的状态下进行散热。又,由于风扇28的工作,因在散热器14中的致冷剂的散热而受到加热的空气在收容室3内产生循环,对收容室3内进行加热。又,在本发明中,作为致冷剂,由于是使用二氧化碳,在散热器14中致冷剂不会产生凝结,所以,在散热器14中的热交换能力很高,可以充分地将收容室3内的空气加热到高温。
又,进入到致冷剂配管54中的致冷剂流入到设置在收容室4内的散热器15中。这里,在压缩机11中受到了压缩的高温高压的致冷剂不会产生凝结,而是在保持超临界的状态下进行散热。又,由于风扇29的工作,因在散热器15中的致冷剂的散热而受到加热的空气在收容室4内产生循环,对收容室4内进行加热。又,在本发明中,作为致冷剂,由于是使用二氧化碳,在散热器15中致冷剂不会产生凝结,所以,在散热器15中的热交换能力很高,可以充分地将收容室4内的空气加热到高温。
然后,从散热器13、散热器14、或散热器15中流出的致冷剂合流,从第1旁通回路40进入到致冷剂配管36中,然后通过内部热交换器45。在这里,致冷剂的热由从辅助蒸发器55中流出的低压侧的致冷剂所吸取,而进一步受到冷却。而且,在该内部热交换器45中受到了冷却的高压侧的致冷剂气体到达膨胀阀16。又,在膨胀阀16的入口,致冷剂气体还处于超临界的状态。由于在膨胀阀16中压力降低,所以致冷剂成为气体/液体的二相混合状态。
如上所述,由于电磁阀59被打开,所以,在膨胀阀16中成为二相混合状态的致冷剂进入到第3旁通回路44中,并流入到在此处设置着的辅助蒸发器55内。在这里,致冷剂产生蒸发,并通过从周围的空气中吸取热量,而发挥冷却作用;然后,进入到致冷剂配管38中,并通过内部热交换器45。
在这里,致冷剂反复进行下述循环:从上述高压侧的致冷剂中吸取热量,从而受到加热,而成为完全的气体状态;然后,从致冷剂配管30被吸入到压缩机11的第1压缩单元中。
这样,通过在与对各收容室2、3、4进行冷却的蒸发器17、18、19为不同的另一部位上设置辅助蒸发器55,并由该辅助蒸发器55对致冷剂进行蒸发,就可以将全部收容室2、3、4都作为对物品进行加热的加热室而使用。由此,即使在将全部收容室2、3、4都作为加热室使用时,也可以由辅助蒸发器55而使致冷剂产生蒸发,从而可以实现使用了致冷剂回路10的、连续的加热作业。因此,可以提高该加热/冷却系统100的可靠性。
如以上所详述,通过使用加热特性良好的二氧化碳作为致冷剂,对各收容室2、3、4内,就可以分别由散热器13、14、15进行加热,并分别由蒸发器17、18、和19进行冷却。由此,由致冷剂回路10,能够在不需要设置电加热器等发热体、或特别的加热装置的情况下,对各收容室2、3、4进行加热。由此,可以显著地降低加热/冷却系统100的消费电力。
进一步,如在以上的各模式中所述,由于通过各电磁阀59、60、61、62、63、64、65、70、和72对致冷剂的流通进行控制,可以将收容室2、收容室3、和收容室4切换成“热/冷”状态而使用,所以,根据使用情况,通过对各电磁阀的开闭进行切换,就可以自由地控制收容室2、收容室3、和收容室4的“热/冷”状态。
又,在将收容室2、和/或、收容室3、和/或、收容室4作为对物品进行加热的加热室使用的模式时,也可以使设置在各收容室2、3、4中的电加热器79、80、81产生工作,在由散热器13、散热器14、和散热器15进行加热的基础上,再用电加热器79、80、81进行辅助加热。这时,就可以预先避免由于在冬季等的低大气温度时所产生的加热能力的不足而不能对各收容室2、3、4充分地进行加热的不利的情况。又,由于电加热器79、80、81是对由散热器13、14、15的加热进行辅助的,所以可以减小该电加热器79、80、81的容量;于是,与只使用电加热器进行加热的情况相比,可以降低消耗电力。
(实施例2-2)
又,在实施例2-1中,将气体冷却器12和辅助蒸发器55分别设置在致冷剂回路10上;但并不只限于这种情况,而是也可以将气体冷却器和辅助蒸发器形成为一体。图14为这时的加热/冷却系统300的概略构成图。又,与图8至图13中为同一符号的部分具有同样、或类似的效果。
在图14中,310为本实施例的致冷剂回路,其构成为:压缩机11、气体冷却器12、各散热器13、14、15、作为减压装置的膨胀阀16、和各蒸发器17、18、19等。
在图中,344为第3旁通回路,并从致冷剂配管37的途中部分支连接着。对该第3旁通回路344的设置方式是,使其通过辅助蒸发器55;并且,从辅助蒸发器55中导出的配管与从蒸发器17中导出的致冷剂配管38相合流。又,辅助蒸发器55和上述气体冷却器12形成为一体,并将辅助蒸发器55设置在相对于气体冷却器12的风向的下游侧。即,相对于由风扇22所进行的通风,在风向的上游侧设置气体冷却器12,而在风向的下游侧设置辅助蒸发器55。又,在辅助蒸发器55的入口侧上,设置有作为流路控制装置的电磁阀59;由该电磁阀59,对向着该辅助蒸发器55的致冷剂的流通进行控制。
又,在对各收容室2、3、4进行加热/冷却的各种模式时,其动作与上述实施例1的动作相同;这里,根据图15至图19,对各电磁阀59、60、61、62、63、64、65、70、和72的开闭进行简单的说明。在图15至图19中,分别用白色电磁阀显示了由控制装置将阀打开的状态,而用黑色电磁阀显示了由控制装置将阀关闭的状态。又,与上述实施例同样地,作为充入到致冷剂回路310中的致冷剂,是使用二氧化碳。
首先,在将收容室2、收容室3、和收容室4作为对物品进行冷却的冷却室使用的模式时,如图15所示,将电磁阀70打开,并将电磁阀72关闭,使第1旁通回路40受到闭塞。由此,从压缩机11中排出的致冷剂就全部流入到气体冷却器12中。进一步,将电磁阀60、电磁阀62、和电磁阀64关闭,闭塞致冷剂配管50、致冷剂配管52、和致冷剂配管54;同时,将电磁阀61、电磁阀63、和电磁阀65打开,开放配管56、58。由此,由膨胀阀16而受到减压的致冷剂就在蒸发器17、蒸发器18、和蒸发器19中进行蒸发,从而可以对收容室2、收容室3、和收容室4内进行冷却。
下面,在将收容室2和收容室4作为对物品进行冷却的冷却室、而将收容室3作为对物品进行加热的加热室使用的模式时,如图16所示,将电磁阀70关闭,并将电磁阀72打开,使第1旁通回路40开放。由此,从压缩机11中排出的致冷剂就全部流入到第1旁通回路40中。进一步,将电磁阀60和电磁阀64关闭,闭塞致冷剂配管50和致冷剂配管54;同时,将电磁阀62打开,开放致冷剂配管52。由此,来自第1旁通回路40的致冷剂就全部流入到致冷剂配管52中,并在设置在收容室3内的散热器14中进行散热,从而可以对收容室3内进行加热。又,将电磁阀63关闭,闭塞配管56;同时,将电磁阀61和电磁阀65打开,开放配管58。由此,由膨胀阀16而受到减压的致冷剂就在蒸发器17和蒸发器19中进行蒸发,从而可以对收容室2和收容室4内进行冷却。
下面,在将收容室2和收容室3作为对物品进行冷却的冷却室、而将收容室4作为对物品进行加热的加热室使用的模式时,如图17所示,将电磁阀70关闭,并将电磁阀72打开,使第1旁通回路40开放。由此,从压缩机11中排出的致冷剂就全部流入到第1旁通回路40中。进一步,将电磁阀60和电磁阀62关闭,闭塞致冷剂配管50和致冷剂配管52;同时,将电磁阀64打开,开放致冷剂配管54。由此,来自第1旁通回路40的致冷剂就全部流入到致冷剂配管54中,并在设置在收容室4内的散热器15中进行散热,从而可以对收容室4内进行加热。又,将电磁阀65关闭,闭塞配管58;同时,将电磁阀61和电磁阀63打开,开放配管56。由此,由膨胀阀16而受到减压的致冷剂就在蒸发器17和蒸发器18中进行蒸发,从而可以对收容室2和收容室3内进行冷却。
下面,在将收容室2作为对物品进行冷却的冷却室、而将收容室3和收容室4作为对物品进行加热的加热室使用的模式时,如图18所示,将电磁阀70关闭,并将电磁阀72打开,使第1旁通回路40开放。由此,从压缩机11中排出的致冷剂就全部流入到第1旁通回路40中。进一步,将电磁阀60关闭,闭塞致冷剂配管50;同时,将电磁阀62和电磁阀64打开,开放致冷剂配管52和致冷剂配管54。由此,来自第1旁通回路40的致冷剂被分流到致冷剂配管52和致冷剂配管54中,并在散热器14和散热器15中进行散热,从而可以对收容室3和收容室4内进行加热。又,将电磁阀61打开;同时,关闭电磁阀63和电磁阀65,以闭塞配管56和配管58。由此,在膨胀阀16中受到减压的致冷剂就在蒸发器17进行蒸发,从而可以对收容室2内进行冷却。
又,这时,将电磁阀59打开,使在膨胀阀16中受到减压的致冷剂流入到第3旁通回路344中;并通过在辅助蒸发器55内进行蒸发,可以在由蒸发器17进行蒸发的基础上,再由辅助蒸发器55充分地对致冷剂进行蒸发。所以,可以将散热器14、15的散热能力维持在高水平,能够充分地对收容室3和收容室4内进行加热。
最后,在将收容室2、收容室3、和收容室4作为对物品进行加热的加热室使用的模式时,如图19所示,将电磁阀70关闭,并将电磁阀72打开,使第1旁通回路40开放。由此,从压缩机11中排出的致冷剂就全部流入到第1旁通回路40中。进一步,将电磁阀60、电磁阀62、和电磁阀64打开,开放致冷剂配管50、致冷剂配管52、和致冷剂配管54。由此,来自第1旁通回路40的致冷剂被分流到致冷剂配管50、冷剂配管52、和致冷剂配管54中;然后,通过在散热器13、散热器14、和散热器15中分别进行散热,就可以分别对收容室2、收容室3、和收容室4内进行加热。又,将电磁阀61关闭,以停止向蒸发器17的致冷剂的流通;同时,将电磁阀63和电磁阀65关闭,闭塞配管56、58。
又,这时,打开电磁阀59,开放第3旁通回路344,使在膨胀阀16中受到减压的致冷剂全部流入到第3旁通回路344中。由此,可以由设置在第3旁通回路344中的辅助蒸发器55而对致冷剂进行蒸发,即使在将全部收容室2、3、4都作为加热室使用时,也可以由散热器13、14、15而实现连续的加热作业。
又,如本实施例所示,通过将气体冷却器12和辅助蒸发器55形成为一体,可以缩小该气体冷却器12和辅助蒸发器55的设置空间,从而可以实现加热/冷却系统300的省空间化。
进一步,相对于由风扇22所产生的通风,由于通过在的风向的上游侧设置气体冷却器12,并在风向的下游侧设置在辅助蒸发器55,可以将由在气体冷却器12中的致冷剂的散热而受到了加热的空气鼓风到辅助蒸发器55中,所以可以在辅助蒸发器55中积极地使致冷剂蒸发。
即,由于可以在辅助蒸发器55中有效地使致冷剂蒸发,可以提高对致冷剂进行蒸发的能力,所以其结果是,也提高了致冷剂的加热能力,可以实现连续的加热作业。由此,可以提高加热/冷却系统300的性能。
又,在上述各实施例中,将可以进行“热/冷”切换使用的收容室设置为3个室(收容室2、收容室3、和收容室4);但不只限于这种情况,而是也可以通过设置4个或4个室以上的多个收容室、和对各收容室进行加热或冷却的多个散热器和蒸发器,并由流路控制装置对向着各散热器和蒸发器的致冷剂的流通进行控制,而实现“热/冷”切换使用。
进一步,在上述各实施例中,在收容室2、收容室3、和收容室4中,分别设置有散热器13、散热器14、和散热器15、以及蒸发器17、蒸发器18、和蒸发器19,并通过对各电磁阀59、60、61、62、63、64、65、70、72进行开闭,而对致冷剂的流通进行控制,从而对收容室2、收容室3、和收容室4的加热/冷却进行控制。但不只限于这种情况,而是也可以通过对风扇的鼓风进行切换,将热风或冷风鼓风到收容室中,而进行加热或冷却作业。
(实施例2-3)
下面,根据图20至图24,对将这时的本发明的加热/冷却系统应用在敞开式陈列箱200上的实施例进行说明。图20为敞开式陈列箱200的致冷剂回路图,图21至图24分别为敞开式陈列箱200的纵断侧面图。又,在图20至图24中,与图8至图19中为同一符号的部分具有同样、或类似的效果。
本实施例中的敞开式陈列箱200是设置在超市等店铺内的纵型的敞开式陈列箱,其构成为:断面大致为“コ”字状的绝热壁211、和安装在绝热壁的两侧的图中未示的侧板。在绝热壁211的内侧,安置着分隔板212;在绝热壁211和分隔板212之间,形成有导管213;并且,将分隔板212的内侧作为贮藏室1。
在该贮藏室1内,设置有多层(在实施例中为4层)架子,并且,将各架子214、215、216、217上方的空间作为对物品进行收容的收容室270、271、272、273。又,在各架子214、215、216、217上,安装着分别对上述各收容室270、271、272、273内进行加热的、作为辅助加热器的电加热器80、81、82、83。该电加热器80、81、82、和83的设置目的是:在由后述的散热器14所进行的加热为不够时,对该不够的能力部分进行补充。
在贮藏室1的前面开口的上缘和下缘上,分别形成有吸入口230、吸入口232;并且,吸入口230与后述的上部导管220、而吸入口232则与后述的底部导管219分别相连通。
另一方面,在贮藏室1的底部,安装有底盘218;将该底盘218的下方作为与上述导管213相连通的底部导管219;并且,在该底部导管219内,设置有对各收容室270、271、272、273内进行冷却的蒸发器17、和风扇27。又,在底盘218上,形成有使冷却室273和底部导管219上下贯通的孔234、234;从这里,由风扇27,将与蒸发器17之间进行了热交换的空气鼓风到收容室273内。
又,在贮藏室1的上部,同样地,形成有与导管213相连通的上部导管220;在该上部导管220内,设置有对各收容室270、271、272、273内进行加热的散热器14、以及风扇24。而且,形成有使收容室270和上部导管220上下贯通的孔236;从该孔236、236,并由风扇24,将与散热器14之间进行了热交换的空气鼓风到收容室270内。
进一步,在分隔板212上,分别形成有使导管213内与各收容室270、271、272、273之间相连通的连通孔237、238、239、240;从各连通孔237、238、239、240,并由风扇27、24,将与蒸发器17或散热器14之间进行了热交换的空气经导管213后鼓风到各收容室270、271、272、273内。
这里,上述架子214、215、216与导管213内相贯通,并可以对该导管213沿上下进行分隔。即,在架子214、215、216的背面(在图21至图24中,为导管213侧)上,形成有可以将各架子214、215、216插入到导管213内的图中未示的孔;并通过从该孔中将架子214、架子215、或架子216插入到导管213内,而可以分别阻断导管213内的空气的流动,从而可以对导管213内沿上下进行分隔。
另一方面,在上述的底部导管219的下方,形成有机械室280;在该机械室280内,收容着构成后述的致冷剂回路210的一部分的压缩机11、气体冷却器12、内部热交换器45、和作为减压装置的膨胀阀16等。又,在本实施例中所使用的压缩机11是2段压缩式的压缩机,并由驱动单元、和由该驱动单元所驱动的第1和第2压缩单元所构成。又,气体冷却器12的作用是,对从压缩机11中排出的高温高压的致冷剂进行散热;并且,在该气体冷却器12的附近,设置有风扇22。
这里,根据图20,对上述致冷剂回路210进行说明。致冷剂回路210的构成为:压缩机11、气体冷却器12、散热器14、膨胀阀16、和蒸发器17等。即,压缩机11的致冷剂排出管34与气体冷却器12的入口相连接。与气体冷却器12的出口侧相连接的致冷剂配管36通过内部热交换器45。又,内部热交换器45的作用是,使高压侧的致冷剂和低压侧的致冷剂之间进行热交换。经膨胀阀16后,与内部热交换器45的出口相连接的致冷剂配管37被连接到设置在底部导管219内的蒸发器17的入口。又,从蒸发器17中导出的致冷剂配管38通过内部热交换器45,并与致冷剂导入管30相连接。又,致冷剂导入管30与压缩机11的第1压缩单元相连接,并从这里将低压致冷剂吸入到压缩机11内。
又,在图20中,32为将由压缩机11的第1压缩单元所压缩了的致冷剂导入到第2压缩单元中的致冷剂导入管;该致冷剂导入管32在通过被设置在密闭容器外的中间冷却器25后,进入到第2压缩单元中。中间冷却器25的作用是对在第1压缩单元中受到压缩的致冷剂进行冷却,并与上述气体冷却器12形成为一体。
这里,在上述致冷剂排出管34的途中部,分支连接着第1旁通回路40;该第1旁通回路40的出口与致冷剂配管36的途中部相连接。该第1旁通回路40通过被设置在上部导管220内的散热器14。又,在第1旁通回路40的散热器14的入口侧和致冷剂排出管34上,设置有作为流路控制装置的电磁阀70、72;由该电磁阀70、72,对在压缩机11的第2压缩单元中受到压缩的高压侧的致冷剂,是使其从致冷剂排出管34流入到气体冷却器12中、或流入到第1旁通回路40中进行控制;并且,由图中未示的控制装置,对该电磁阀70、72进行开闭控制。
又,在致冷剂回路210中,充入二氧化碳作为致冷剂;并且,该致冷剂回路210的高压侧为超临界压力。
(1)将收容室270、271、272、273作为冷却室使用的模式
下面,用以上的构成,对敞开式陈列箱200的工作进行说明。首先,根据图21,对在将收容室270、271、272、273作为对物品进行冷却的冷却室使用的模式时的工作进行说明。
在该模式时,没有将架子214、215、或216插入到导管213内。由图中未示的控制装置,将电磁阀70打开,并将电磁阀72关闭,使第1旁通回路40闭塞。由此,从压缩机11中排出的致冷剂不会流动到第1旁通回路40中,而是全部从致冷剂排出管34流入到气体冷却器12内。
又,由控制装置,使收容在机械室280、底部导管219、和上部导管220中的风扇22、风扇27、和风扇24开始工作,同时,对压缩机11的驱动单元进行驱动。由此,就从致冷剂导入管30将低压的致冷剂气体吸入到压缩机11的图中未示的第1压缩单元中,并受到压缩而成为中压;在从致冷剂导入管32中排出到密闭容器外之后,通过中间冷却器25。而且,在通过中间冷却器25的过程中,致冷剂受到由风扇22所产生的通风的作用,而进行散热;之后,被吸入到第2压缩单元中,并受到压缩而成为高温高压的致冷剂气体;然后,从致冷剂排出管34排出到压缩机11的外部。这时,致冷剂被压缩到适当的超临界压力。
如上所述,由于电磁阀70被打开,而电磁阀72被关闭,所以,从压缩机11中排出的致冷剂气体就从致冷剂排出管34流入到气体冷却器12内。这里,在压缩机11中受到了压缩的高温高压的致冷剂不会产生凝结,而是在超临界状态下工作。然后,该高温高压的致冷剂气体在气体冷却器12中受到由风扇22所产生的通风的作用,进行散热。又,在本发明中,作为致冷剂,由于是使用二氧化碳,所以,在气体冷却器12中致冷剂不会产生凝结,而是在保持超临界的状态下从气体冷却器12中流出,并进入到致冷剂配管36中,然后通过内部热交换器45。
在这里,致冷剂的热由从蒸发器17中流出的低压侧的致冷剂所吸取,而进一步受到冷却。由于该内部热交换器45的存在,从气体冷却器12中流出的、并通过内部热交换器45的致冷剂的热由低压侧的致冷剂所吸取,所以,由这部分的热的吸取,可以使该致冷剂的过冷度增大。因此,可以提高蒸发器17的冷却能力。
在该内部热交换器45上受到了冷却的高压侧的致冷剂气体到达膨胀阀16。在膨胀阀16的入口,致冷剂气体还处于超临界的状态。由于在膨胀阀16中压力降低,所以致冷剂成为气体/液体的二相混合状态。而且,成为二相混合状态的致冷剂流入到设置在底部导管219中的蒸发器17内。在这里,致冷剂产生蒸发,并通过从周围的空气中吸取热量,而发挥冷却作用。又,由风扇27的工作,因在蒸发器17中的致冷剂的蒸发而受到冷却的空气从孔234、234进入到收容室273中,对该收容室273内进行冷却。进一步,由风扇27的工作,由蒸发器17而受到冷却的空气进入到导管213和上部导管220中,并从各连通孔237、238、239、240和孔236、236被鼓风到收容室270、271、272、273中,从而对各收容室270、271、272、273内进行冷却。
又,被鼓风到各收容室270、271、272、273中的空气(冷风)反复进行下述循环:在对各收容室270、271、272、273内进行冷却后,从吸入口232被吸入到底部导管219内,并再一次由蒸发器17所冷却。
另一方面,由蒸发器17所蒸发了的致冷剂从蒸发器17中流出,进入到致冷剂配管38中,然后通过内部热交换器45。这里,致冷剂反复进行下述循环:从上述高压侧的致冷剂中吸取热,从而受到加热,而成为完全的气体状态;然后,从致冷剂导入管30被吸入到压缩机11的第1压缩单元中。
(2)将收容室270、271作为加热室、并将收容室272、273作为冷却室使用的模式
下面,根据图22,对在将收容室270和收容室271作为对物品进行加热的加热室、并将收容室272和收容室273作为对物品进行冷却的冷却室使用的模式时的工作进行说明。
当由工作人员将上述架子215插入到导管213内时(这时,架子214、216处于没有被插入到导管213内的状态),就由架子215将导管213内沿上下进行了分隔。又,由图中未示的控制装置,将电磁阀70关闭,并将电磁阀72打开,使第1旁通回路40开放。由此,从压缩机11中排出的致冷剂不会流动到气体冷却器12中,而是全部从致冷剂排出管34流入到第1旁通回路40中。
进一步,由上述控制装置,使设置在加热室270、271的架子214、215上的电加热器80、81开始工作。由此,收容室270和收容室271内受到加热。又,由控制装置,使收容在底部导管219和上部导管220中的风扇27和风扇24开始工作。这时,风扇22为不工作的状态。进一步,由控制装置,对压缩机11的驱动单元进行驱动。由此,就从致冷剂导入管30将低压的致冷剂气体吸入到压缩机11的图中未示的第1压缩单元中,并受到压缩而成为中压;在从致冷剂导入管32中排出到密闭容器外之后,通过中间冷却器25。而且,在通过中间冷却器25的过程中,致冷剂虽然会进行散热,但在本模式中,由于使风扇22为不工作的状态,所以,在中间冷却器25中的致冷剂的散热不会多,或者几乎没有。由此,可以将吸入到第2压缩单元中的致冷剂的温度保持在高温。因此,由于从压缩机11中排出的致冷剂的温度还被保持在高温,在散热器14中可以将周围的空气加热到高温,所以可以维持在散热器14中的加热能力。
之后,致冷剂被吸入到第2压缩单元中,并受到压缩而成为高温高压的致冷剂气体;然后,从致冷剂排出管34排出到压缩机11的外部。这时,致冷剂被压缩到适当的超临界压力。
如上所述,由于电磁阀70被关闭,而电磁阀72被打开,所以,从压缩机11中排出的致冷剂气体就从致冷剂排出管34的途中部、并经第1旁通回路40后,进入到设置在上部导管220中的散热器14内。这里,在压缩机11中受到了压缩的高温高压的致冷剂不会产生凝结,而是在超临界状态下工作。然后,该高温高压的致冷剂气体在散热器14中进行散热。又,由于风扇24的工作,因在散热器14中的致冷剂的散热而受到加热的周围的空气从孔236、236进入到收容室270内,对收容室270内进行加热。进一步,由于风扇24的工作,由散热器14而受到加热的空气经导管213后从连通孔237和连通孔238进入到收容室270和收容室271中,对该收容室270和收容室271内进行加热。又,在本发明中,作为致冷剂,由于是使用二氧化碳,在散热器14中致冷剂不会产生凝结,所以,在散热器14中的热交换能力很高,可以充分地将收容室270、271内加热到高温。
又,由于如上所述,由架子215将导管213内进行了分隔,所以,由风扇24所鼓风着的空气(热风)不会被鼓风到架子215的下侧。由此,可以对作为在架子215的上侧的室的收容室270和收容室271内进行加热。
另一方面,被鼓风到收容室270、271中的空气(热风)反复进行下述循环:在对该收容室270、271内进行加热后,从吸入口230被吸入到上部导管220内,并再一次由散热器14所加热。
又,由散热器14所散热了的致冷剂从第1旁通回路40进入到致冷剂配管36中,然后通过内部热交换器45。在这里,致冷剂的热由从蒸发器17中流出的低压侧的致冷剂所吸取,而进一步受到冷却。由于该内部热交换器45的存在,从散热器14中流出的、并通过内部热交换器45的致冷剂的热由低压侧的致冷剂所吸取,所以,由这部分的热的吸取,可以使该致冷剂的过冷度增大。因此,可以提高蒸发器17的冷却能力。
在该内部热交换器45上受到了冷却的高压侧的致冷剂气体到达膨胀阀16。又,在膨胀阀16的入口,致冷剂气体还处于超临界的状态。由于在膨胀阀16中压力降低,所以致冷剂成为气体/液体的二相混合状态。而且,成为二相混合状态的致冷剂流入到设置在底部导管219中的蒸发器17内。在这里,致冷剂产生蒸发,并通过从周围的空气中吸取热量,而发挥冷却作用。又,由风扇27的工作,因在蒸发器17中的致冷剂的蒸发而受到冷却的空气从孔234、234进入到收容室273中,对该收容室273内进行冷却。进一步,由风扇27的工作,由蒸发器17而受到冷却的空气进入到导管213中,并从连通孔239和连通孔240被鼓风到收容室272和收容室273中,从而对该收容室272和收容室273内进行冷却。
这里,由于如上所述,由架子215将导管213内进行了分隔,所以,由风扇27所鼓风着的空气(冷风)不会被鼓风到架子215的上侧。由此,可以对作为在架子215的下侧的室的收容室272和收容室273内进行冷却。
又,被鼓风到收容室272、273中的空气(冷风)反复进行下述循环:在对该收容室272、273内进行冷却后,从吸入口232被吸入到底部导管219内,并再一次由蒸发器17所冷却。
另一方面,由蒸发器17所蒸发了的致冷剂从蒸发器17中流出,进入到致冷剂配管38中,然后通过内部热交换器45。这里,致冷剂反复进行下述循环:从上述高压侧的致冷剂中吸取热,从而受到加热,而成为完全的气体状态;然后,从致冷剂导入管30被吸入到压缩机11的第1压缩单元中。
(3)将收容室270、271、272作为加热室、并将收容室273作为冷却室使用的模式
下面,根据图23,对在将收容室270、271、272作为对物品进行加热的加热室、并将收容室273作为对物品进行冷却的冷却室使用的模式时的工作进行说明。
当由工作人员将上述架子216插入到导管213内时(这时,架子214、215处于没有被插入到导管213内的状态),就由架子216将导管213内沿上下进行了分隔。又,由图中未示的控制装置,将电磁阀70关闭,并将电磁阀72打开,使第1旁通回路40开放。由此,从压缩机11中排出的致冷剂不会流动到气体冷却器12中,而是全部从致冷剂排出管34流入到第1旁通回路40中。
进一步,由上述控制装置,使设置在收容室270、271、272的架子214、215、216上的电加热器80、81、82开始工作。由此,收容室270、271、272内受到加热。又,由控制装置,使收容在底部导管219和上部导管220中的风扇27和风扇24开始工作。这时,风扇22为不工作的状态。进一步,由控制装置,对压缩机11的驱动单元进行驱动。由此,就从致冷剂导入管30将低压的致冷剂气体吸入到压缩机11的图中未示的第1压缩单元中,并受到压缩而成为中压;在从致冷剂导入管32中排出到密闭容器外之后,通过中间冷却器25。而且,在通过中间冷却器25的过程中,致冷剂虽然会进行散热,但在本模式中,由于使风扇22为不工作的状态,所以,在中间冷却器25中的致冷剂的散热不会多,或者几乎没有。
由此,可以将吸入到第2压缩单元中的致冷剂的温度保持在高温。因此,由于从压缩机11中排出的致冷剂的温度还被保持在高温,在散热器14中可以将周围的空气加热到高温,所以可以维持在散热器14中的加热能力。
之后,致冷剂被吸入到第2压缩单元中,并受到压缩而成为高温高压的致冷剂气体;然后,从致冷剂排出管34排出到压缩机11的外部。这时,致冷剂被压缩到适当的超临界压力。
如上所述,由于电磁阀70被关闭,而电磁阀72被打开,所以,从压缩机11中排出的致冷剂气体就从致冷剂排出管34的途中部、并经第1旁通回路40后,进入到设置在上部导管220中的散热器14内。这里,在压缩机11中受到了压缩的高温高压的致冷剂不会产生凝结,而是在超临界状态下工作。然后,该高温高压的致冷剂气体在散热器14中进行散热。又,由于风扇24的工作,因在散热器14中的致冷剂的散热而受到加热的周围的空气从孔236、236进入到收容室270内,对收容室270内进行加热。进一步,由于风扇24的工作,由散热器14而受到加热的空气经导管213后从各连通孔237、238、239进入到收容室270、271、272中,对各收容室270、271、272内进行加热。又,在本发明中,作为致冷剂,由于是使用二氧化碳,在散热器14中致冷剂不会产生凝结,所以,在散热器14中的热交换能力很高,可以充分地将收容室270、271、272内的空气加热到高温。
又,由于如上所述,由架子216将导管213内进行了分隔,所以,由风扇24所鼓风着的空气(热风)不会被鼓风到架子216的下侧。由此,可以对作为在架子216的上侧的室的收容室270、271、272内进行加热。
另一方面,被鼓风到收容室270、271、272中的空气(热风)反复进行下述循环:在对该收容室270、271、272内进行加热后,从吸入口230被吸入到上部导管220内,并再一次由散热器14所加热。
又,由散热器14所散热了的致冷剂从第1旁通回路40进入到致冷剂配管36中,然后通过内部热交换器45。在这里,致冷剂的热由从蒸发器17中流出的低压侧的致冷剂所吸取,而进一步受到冷却。由于该内部热交换器45的存在,从散热器14中流出的、并通过内部热交换器45的致冷剂的热由低压侧的致冷剂所吸取,所以,由这部分的热的吸取,可以使该致冷剂的过冷度增大。因此,可以提高蒸发器17的冷却能力。
在该内部热交换器45上受到了冷却的高压侧的致冷剂气体到达膨胀阀16。在膨胀阀16的入口,致冷剂气体还处于超临界的状态。由于在膨胀阀16中压力降低,所以致冷剂成为气体/液体的二相混合状态。而且,成为二相混合状态的致冷剂流入到设置在底部导管219中的蒸发器17内。在这里,致冷剂产生蒸发,并通过从周围的空气中吸取热量,而发挥冷却作用。又,由风扇27的工作,因在蒸发器17中的致冷剂的蒸发而受到冷却的空气从孔234、234、或经导管213后从连通孔240进入到收容室273中,从而对该收容室273内进行冷却。
这里,由于如上所述,由架子216将导管213内进行了分隔,所以,由风扇27所鼓风着的空气(冷风)不会被鼓风到架子216的上侧。由此,可以只对作为在架子216的下侧的室的收容室273内进行冷却。
被鼓风到收容室273中的空气(冷风)反复进行下述循环:在对该收容室273内进行冷却后,从吸入口232被吸入到底部导管219内,并再一次由蒸发器17所冷却。
另一方面,由蒸发器17所蒸发了的致冷剂从蒸发器17中流出,进入到致冷剂配管38中,然后通过内部热交换器45。这里,致冷剂反复进行下述循环:从上述高压侧的致冷剂中吸取热,从而受到加热,而成为完全的气体状态;然后,从致冷剂导入管30被吸入到压缩机11的第1压缩单元中。
(4)将收容室270、271、272、273作为加热室使用的模式
最后,根据图24,对将收容室270、271、272、273作为对物品进行加热的加热室使用的模式进行说明。由图中未示的控制装置,在停止压缩机11的工作的状态下,使设置在各架子214、215、216、217上的各电加热器80、81、82、83开始工作,从而对各收容室270、271、272、273内进行加热。由此,可以对各收容室270、271、272、273内进行加热。
如上所述,在本实施例中,也同样地,通过在收容室270、271、272、273的外部,设置有散热器14、蒸发器17、以及对与该散热器14和蒸发器17间产生了热交换的空气进行鼓风的风扇24、27,可以对各收容室270、271、272、273内进行加热/冷却的切换。
又,通过在由散热器14进行加热的基础上,再用电加热器进行加热,就可以充分地对收容室270、271、272、273内进行加热。这样,如果使用电加热器对由散热器14的加热进行辅助加热,就可以减小电加热器的容量,从而可以降低消费电力。
又,在本实施例中,在将全部收容室270、271、272、273作为加热室使用的模式时,是在停止压缩机11的工作的状态下,仅仅由各电加热器80、81、82、83而对各收容室270、271、272、273内进行加热的。但如图25所示,也可以是这样一种构造:在致冷剂回路210中,在与蒸发器17为不同的另一部位上设置使致冷剂产生蒸发的辅助蒸发器55,同时,在蒸发器17和辅助蒸发器55的入口侧的配管上,设置作为流路控制装置的电磁阀61、59;并关闭该电磁阀61,使致冷剂不会流动到蒸发器17中,同时,打开电磁阀59,使致冷剂流入到辅助蒸发器55中,使致冷剂在该辅助蒸发器55中产生蒸发;于是,就可以由收散热器14而对全部的收容室270、271、272、273内进行加热。
下面,根据图26~图31,对又一个本发明的实施形态进行详细的说明。
(实施例3)
图26为应用了这时的本发明的一实施例的加热/冷却系统100的概略构成图。又,这时的加热/冷却系统也是可以被用于陈列箱、自动售货机、空调器、或冷热储藏库等上的加热/冷却系统的加热/冷却系统。
在图26中,1为加热/冷却系统100的贮藏室;在该贮藏室1内,设置有收容室2、收容室3、和收容室4,并且各自都由绝热部件所围绕着。
在上述收容室2中,设置有:对该收容室2内进行加热的散热器13、作为辅助加热器的电加热器79、对收容室2内进行冷却的蒸发器17、以及风扇27;这里,该风扇27的作用是,将与散热器13或蒸发器17之间进行了热交换的空气、或者在电加热器上受到了加热的空气鼓风(循环)到收容室2中。
又,在收容室3中,设置有:对该收容室3内进行加热的散热器14、作为辅助加热器的电加热器80、对收容室3内进行冷却的蒸发器18、以及风扇28;这里,该风扇28的作用是,将与散热器14或蒸发器18之间进行了热交换的空气、或者在电加热器80上受到了加热的空气鼓风(循环)到收容室3中。
同样地,在收容室4中,设置有:对该收容室4内进行加热的散热器15、作为辅助加热器的电加热器81、对收容室4内进行冷却的蒸发器19、以及风扇29;这里,该风扇29的作用是,将与散热器15或蒸发器19之间进行了热交换的空气、或者在电加热器81上受到了加热的空气鼓风(循环)到收容室4中的。
另一方面,在图26中,10为致冷剂回路,该致冷剂回路10是通过将下列各部分按顺序用配管进行环状连接而构成的:压缩机11、气体冷却器12、作为减压装置的膨胀阀16、和蒸发器17等。又,气体冷却器12被设置在与设置在各收容室2、3、4中的各散热器13、14、15为不同的另一部位上,其作用是对致冷剂进行散热。
即,压缩机11的致冷剂排出管34与气体冷却器12的入口相连接。这里,本实施例的压缩机11是内部中压型的2段压缩式旋转压缩机,其构成为:设置在密闭容器11A内的图中未示的驱动单元、和由该驱动单元所驱动的图中未示的第1和第2旋转压缩单元。
图中30是将致冷剂导入到压缩机11的上述第1旋转压缩单元的缸体内的致冷剂导入管,该致冷剂导入管30的一端与第1旋转压缩单元的缸体相连通。该致冷剂导入管30的另一端与后述的内部热交换器45的出口相连接。
又,致冷剂导入管32是将由第1旋转压缩单元所压缩了的致冷剂导入到第2旋转压缩单元中的致冷剂配管。这里,致冷剂导入管32通过被设置在密闭容器11A外的中间冷却回路150。该中间冷却回路150的作用是:在对由压缩机11的第1旋转压缩单元所压缩了的致冷剂进行冷却后,将致冷剂吸入到第2旋转压缩单元中。在该中间冷却回路150上,设置有在该中间冷却回路150上对致冷剂进行散热的热交换器152、和绕过该热交换器152的旁通配管46。又在本实施例中,热交换器152与气体冷却器12形成为一体;并在热交换器152和气体冷却器12的附近,设置有对该热交换器152和气体冷却器12进行通风的、使致冷剂产生散热的风扇22。
在上述中间冷却回路150的热交换器152的入口侧、和绕过该热交换器152的旁通配管46上,设置有作为流路控制装置的电磁阀74和电磁阀76;由该电磁阀74和电磁阀76,分别对向着热交换器152和旁通配管46的致冷剂的流通进行控制。又,在本实施例中,是通过设置电磁阀74和电磁阀76,而分别对向着热交换器152和旁通配管46的致冷剂的流通进行控制的;但不只限于这种情况,而是也可以通过设置三通阀,而对向着热交换器152和旁通配管46的致冷剂的流通进行切换。
上述致冷剂排出管34是将由第2旋转压缩单元所压缩了的致冷剂排出到气体冷却器12中的致冷剂配管。
与气体冷却器12的出口侧相连接的致冷剂配管36通过上述内部热交换器45。又,内部热交换器45是使高压侧的致冷剂和低压侧的致冷剂之间进行热交换的装置。与内部热交换器45的出口相连接的致冷剂配管37经膨胀阀16后与冷却室2的蒸发器17的入口相连接。
这里,在致冷剂排出管34的途中部上,分支连接着第1旁通回路40。该第1旁通回路40在进一步被分支为配管50、配管52、和配管54后,进行合流,然后与致冷剂配管36相连接。在该第1旁通回路40和致冷剂排出管34上,设置有作为流路控制装置的电磁阀70、72;由该电磁阀70、72,对在压缩机11的第2旋转压缩单元中受到压缩的高温高压的致冷剂,是使其从致冷剂排出管34流入到气体冷却器12中、或流入到第1旁通回路40中进行控制。又,对向着气体冷却器12和第1旁通回路40的致冷剂的流通控制,不只限于通过对电磁阀70和电磁阀72进行控制,而是也可以例如,通过使用三通阀,并对该三通阀进行切换,而对致冷剂的流通进行控制。
而且,对配管50的设置方式是,使其通过设置在收容室2中的散热器13;并且,在散热器13的入口侧的配管50上,设置有作为流路控制装置的电磁阀60,由该电磁阀60,对向着该散热器13的致冷剂的流通进行控制。
对上述配管52的设置方式是,使其通过设置在收容室3中的散热器14;并且,在散热器14的入口侧的配管52上,设置有作为流路控制装置的电磁阀62,由该电磁阀62,对向着该散热器14的致冷剂的流通进行控制。
又,对配管54的设置方式是,使其通过设置在收容室4中的散热器15;并且,在散热器15的入口侧的配管54上,设置有作为流路控制装置的电磁阀64,由该电磁阀64,对向着该散热器15的致冷剂的流通进行控制。
进一步,在从膨胀阀16中导出的致冷剂配管37的途中部上,分支连接着第2旁通回路42。该第2旁通回路42在进一步被分支成配管56和配管58后,分别与从蒸发器17中导出的致冷剂配管38相合流。
对上述配管56的设置方式是,使其通过设置在收容室3中的蒸发器18;并且,在蒸发器18的入口侧的配管56上,设置有作为流路控制装置的电磁阀63,由该电磁阀63,对向着该蒸发器18的致冷剂的流通进行控制。
又,对配管58的设置方式是,使其通过设置在收容室4中的蒸发器19;并且,在蒸发器19的入口侧的配管58上,设置有作为流路控制装置的电磁阀65,由该电磁阀65,对向着该蒸发器19的致冷剂的流通进行控制。
而且,在蒸发器17的入口侧上,在连接着上述第2旁通回路42的致冷剂配管37的下游侧上,设置有作为流路控制装置的电磁阀61;由该电磁阀61,对向着该蒸发器17的致冷剂的流通进行控制。
进一步,在膨胀阀16的出口侧上,在位于上述第2旁通回路42产生分支部位的上游侧的致冷剂配管37上,分支连接着第3旁通回路44。对该第3旁通回路44的设置方式是,使其通过辅助蒸发器55;并且,从辅助蒸发器55中导出的配管与从蒸发器17中导出的致冷剂配管38相合流。在第3旁通回路44的上述辅助蒸发器55的入口侧上,设置有作为流路控制装置的电磁阀59;由该电磁阀59,对向着该辅助蒸发器55的致冷剂的流通进行控制。又,辅助蒸发器55被配置在与设置在上述各收容室2、3、4中的蒸发器17、18、19为不同的另一部位上,其作用是对致冷剂进行蒸发。
这里,作为充入到致冷剂回路10中的致冷剂,是使用对地球环境无害的、并考虑了可燃性和毒性等的、作为自然致冷剂的二氧化碳(CO2)。
对上述各电磁阀59、60、61、62、63、64、65、70、72、74、76,分别由图中未示的控制装置进行阀的开闭控制。而且,在控制装置上,通过由这些电磁阀59、60、61、62、63、64、65、70、和72对致冷剂的流通进行控制,而可以对收容室2、收容室3、和收容室4的“热/冷”进行切换。又,在控制装置上,通过对电磁阀74、76进行控制,而可以实现下述控制:对在压缩机11的第1旋转压缩单元中受到压缩后通过中间冷却回路150的致冷剂,在将其吸入到第2旋转压缩单元中之前,是进行冷却或不进行冷却。
又,上述控制装置是对加热/冷却系统100进行控制的控制装置,除了对上述各电磁阀59、60、61、62、63、64、65、70、72、74、76进行控制外,而且也对压缩机11的工作和各风扇22、27、28、29等的工作进行控制。
(1)将收容室2、收容室3、和收容室4作为冷却室使用的模式
下面,用以上的构成,对本发明的加热/冷却系统100的工作进行说明。首先,根据图27,对将收容室2、收容室3、和收容室4作为对物品进行冷却的冷却室使用的模式进行说明。图27为显示了在该模式时的致冷剂的流动的致冷剂回路图。由图中未示的控制装置,将电磁阀70打开,并将电磁阀72关闭,使第1旁通回路40闭塞。由此,从压缩机11中排出的致冷剂就全部从致冷剂排出管34流入到气体冷却器12中。又,由控制装置,将电磁阀74打开,同时,将电磁阀76关闭,以闭塞旁通配管46。由此,在第1旋转压缩单元中受到压缩的、并被排出到压缩机11的外部的致冷剂就全部流入到热交换器152中。
进一步,由控制装置,将电磁阀60、电磁阀62、和电磁阀64关闭,闭塞致冷剂配管50、致冷剂配管52、和致冷剂配管54;同时,将电磁阀63和电磁阀65打开,开放配管56、58。由此,来自第2旁通回路42的致冷剂就流过配管56和配管58。又,由控制装置,将电磁阀61打开,使来自于膨胀阀16的致冷剂流入到蒸发器17中;同时,关闭电磁阀59,使第3旁通回路44闭塞。又,在图27至图31的图面中,分别用白色电磁阀显示了由控制装置将阀打开的状态,而用黑色电磁阀显示了由控制装置将阀关闭的状态。
又,由控制装置,开始使风扇22、27、28、和29工作,并对压缩机11的驱动单元进行驱动。由此,就从致冷剂导入管30中将低压的致冷剂气体吸入到压缩机11的图中未示的第1旋转压缩单元中,并受到压缩而成为中压;然后,被排出到密闭容器11A内。在将被排出到密闭容器11A内的致冷剂从致冷剂导入管32中排出到密闭容器11A外之后,使其进入到中间冷却回路150中。而且,如上所述,由于电磁阀74被打开,而电磁阀76被关闭,所以,在致冷剂导入管32中流动着的致冷剂会通过热交换器152。在这里,致冷剂受到由风扇22所产生的通风的作用,而进行散热。
这样,通过在由热交换器152对在第1旋转压缩单元中受到压缩的致冷剂进行冷却后,将其吸入到第2旋转压缩单元中,就可以降低从压缩机11的第2旋转压缩单元中排出的致冷剂气体的温度。由此,由于降低了在各蒸发器17、18、19中的致冷剂的蒸发温度,所以,可以将各收容室2、3、4冷却到较低的温度。因此,可以提高由各蒸发器17、18、19所产生的对各收容室2、3、4的冷却能力。
然后,致冷剂被吸入到第2旋转压缩单元中,并受到压缩而成为高温高压的致冷剂气体;然后,从致冷剂排出管34排出到压缩机11的外部。这时,致冷剂被压缩到适当的超临界压力。如上所述,由于电磁阀70被打开,而电磁阀72被关闭,所以,从压缩机11中排出的致冷剂气体就从致冷剂排出管34流入到气体冷却器12中。
这里,在压缩机11中受到了压缩的高温高压的致冷剂不会凝结,而是在超临界状态下工作。而且,该高温高压的致冷剂气体在气体冷却器12中进行散热后,通过内部热交换器45。在这里,致冷剂的热由从蒸发器17、18、19中流出的低压侧的致冷剂所吸取,而进一步受到冷却。由于该内部热交换器45的存在,从气体冷却器12中流出的、并通过内部热交换器45的致冷剂的热由低压侧的致冷剂所吸取,所以,由这部分的热的吸取,可以使该致冷剂的过冷度增大。因此,可以提高各蒸发器17、18、19的冷却能力。
在该内部热交换器45上受到了冷却的高压侧的致冷剂气体到达膨胀阀16。又,在膨胀阀16的入口,致冷剂气体还处于超临界的状态。由于在膨胀阀16中压力降低,所以致冷剂成为气体/液体的二相混合状态。而且,如上所述,由于电磁阀61被打开,所以,在膨胀阀16中成为二相混合状态的致冷剂流入到设置在收容室2中的蒸发器17内。在这里,致冷剂产生蒸发,并通过从周围的空气中吸取热量,而发挥冷却作用。又,由风扇27的工作,因在蒸发器17中的致冷剂的蒸发而受到冷却的空气在收容室2内进行循环,对收容室内2进行冷却。
又,如上所述,由于由热交换器152对在第1旋转压缩单元中受到压缩的致冷剂进行冷却的效果、和使从气体冷却器12中排出的高压侧的致冷剂通过内部热交换器45而受到冷却的效果,可以在蒸发器17中使致冷剂在较低的温度下进行蒸发。由此,可以将收容室2内冷却到较低的温度,从而可以提高冷却能力。而且,在蒸发器17中受到蒸发的致冷剂随后从蒸发器17中流出,并进入到致冷剂配管38中。
另一方面,由于如上所述,电磁阀63和电磁阀65被打开,所以,在膨胀阀16中受到减压的致冷剂的一部分会进入到从致冷剂配管37的途中部而分支连接着的第2旁通回路42中,并从这里进一步分支后,被分流到配管56和配管58。然后,进入到配管56中的致冷剂流入到设置在收容室3内的蒸发器18中,在这里进行蒸发,并通过从周围的空气中吸取热量而发挥冷却作用。由风扇28的工作,因在蒸发器18中的致冷剂的蒸发而受到冷却的空气在收容室3内进行循环,对收容室3内进行冷却。
又,如上所述,由于由热交换器152对在第1旋转压缩单元中受到压缩的致冷剂进行冷却的效果、和使从气体冷却器12中排出的高压侧的致冷剂通过内部热交换器45而受到冷却的效果,可以在蒸发器18中使致冷剂在较低的温度下进行蒸发。由此,可以将收容室3内冷却到较低的温度,从而可以提高冷却能力。之后,致冷剂从蒸发器18中流出,并与在致冷剂配管38中流动着的、来自蒸发器17的致冷剂相合流。
又,进入到配管58中的致冷剂流入到设置在收容室4中的蒸发器19中,在这里进行蒸发,并通过从周围的空气中吸取热量而发挥冷却作用。由风扇29的工作,因在该蒸发器19中的致冷剂的蒸发而受到冷却的空气在收容室4内进行循环,对收容室4内进行冷却。又,如上所述,由于由热交换器152对在第1旋转压缩单元中受到压缩的致冷剂进行冷却的效果、和使从气体冷却器12中排出的高压侧的致冷剂通过内部热交换器45而受到冷却的效果,可以在蒸发器19中使致冷剂在较低的温度下进行蒸发。由此,可以将收容室4内冷却到较低的温度,从而可以提高冷却能力。
之后,从蒸发器19中流出的致冷剂与在致冷剂配管38中流动着的、来自蒸发器17和蒸发器18的致冷剂相合流,并到达内部热交换器45。
在这里,从上述高压侧的致冷剂中吸取热量,受到加热作用。这时,由于由各蒸发器17、18、19而产生蒸发,成为低温,所以,从各蒸发器17、18、19中流出的致冷剂不是成为完全的气体状态,而是有可能成为与液体为混合共存的状态。但是,由于通过内部热交换器45,并与高压侧的高温致冷剂产生热交换,所以,致冷剂会产生过热;这时,由于确保了致冷剂的过热度,所以会成为完全的气体状态。
由此,由于可以确实地使从各蒸发器17、18、19中流出的致冷剂气体化,所以,不需要在低压侧设置存储器等,并可以确实地防止在压缩机11中吸入液体致冷剂的液体倒行的现象,从而可以避免出现在压缩机11中因进行液体压缩而受到损伤的不利的情况。因此,可以提高加热/冷却系统100的可靠性。
又,在内部热交换器45中受到了加热的致冷剂反复进行下述循环:从致冷剂导入管30中被吸入到压缩机11的第1旋转压缩单元中。
这样,通过在与对各收容室2、3、4进行加热的散热器13、14、15为不同的另一部位上设置气体冷却器12,并由该气体冷却器12使致冷剂产生散热,就可以使全部的收容室2、3、4都作为对物品进行冷却的冷却室而使用。
(2)将收容室2和收容室4作为冷却室、并将收容室3作为加热室使用的模式
下面,在将收容室2和收容室4作为对物品进行冷却的冷却室、并将收容室3作为对物品进行加热的加热室使用的模式时,根据图28,对加热/冷却系统100的工作进行说明。图28为显示了在该模式时的致冷剂的流动的致冷剂回路图。
由图中未示的控制装置,将电磁阀70关闭,并将电磁阀72打开,使第1旁通回路40开放。由此,从压缩机11中排出的致冷剂不会流动到气体冷却器12中,而是全部从致冷剂排出管34的途中部流入到第1旁通回路40中。又,由控制装置,将电磁阀74关闭,同时,将电磁阀76打开,开放旁通配管46。由此,在第1旋转压缩单元中受到压缩的、并被排出到压缩机11的外部的致冷剂不会通过热交换器152,而是全部流入到旁通配管46中。
又,由控制装置,将电磁阀60和电磁阀64关闭,闭塞致冷剂配管50和致冷剂配管54;同时,将电磁阀62打开,开放致冷剂配管52。由此,来自第1旁通回路40的致冷剂就流入到致冷剂配管52中。而且,由控制装置,将电磁阀63关闭,闭塞配管56;同时,将电磁阀65打开,开放配管58。由此,来自第2旁通回路42的致冷剂就流入到配管58中。进一步,由控制装置,将电磁阀59关闭,闭塞第3旁通回路44;并且,将电磁阀61打开,使来自膨胀阀16的致冷剂流入到设置在收容室2中的蒸发器17中。
又,由控制装置,开始使风扇27、28、和29工作,在这同时,对压缩机11的驱动单元进行驱动。由此,就从致冷剂导入管30中将低压的致冷剂气体吸入到压缩机11的图中未示的第1旋转压缩单元中,并受到压缩而成为中压;然后,被排出到密闭容器11A内。在将被排出到密闭容器11A内的致冷剂从致冷剂导入管32中排出到密闭容器11A外之后,使其进入到中间冷却回路150中。而且,在本模式中,如上所述,由于电磁阀74被关闭,而电磁阀76被打开,所以,致冷剂不会通过热交换器152,而是从致冷剂导入管32、并经旁通配管46后,被吸入到压缩机11的第2旋转压缩单元中。
即,由于在第1旋转压缩单元中受到压缩、并被吸入到第2旋转压缩单元中的致冷剂不会受到由热交换器152所产生的冷却作用,所以,可以使在中间冷却回路150中的、对致冷剂的冷却作用实际上为无效。由此,可以使在第2旋转压缩单元中受到压缩、并从压缩机11中排出的致冷剂的温度成为高温。
被吸入到第2旋转压缩单元中的致冷剂受到压缩,而成为高温高压的致冷剂气体,并从致冷剂排出管34而被排出到压缩机11的外部。这时,致冷剂被压缩到适当的超临界压力。如上所述,由于电磁阀70被关闭,而电磁阀72被打开,所以,从压缩机11中排出的致冷剂气体就从致冷剂排出管34的途中部流入到第1旁通回路40中。
而且,如上所述,由于电磁阀62被打开,所以,致冷剂从第1旁通回路40进入到致冷剂配管52中,并流入到设置在收容室3内的散热器14中。这里,在压缩机11中受到了压缩的高温高压的致冷剂不会产生凝结,而是在超临界状态下工作。然后,该高温高压的致冷剂气体在散热器14中进行散热。又,由于风扇28的工作,因在散热器14中的致冷剂的散热而受到加热的空气在收容室3内产生循环,对收容室3内进行加热。又,在本发明中,作为致冷剂,由于是使用二氧化碳,在散热器14中致冷剂不会产生凝结,所以,在散热器14中的热交换能力很高,可以充分地将收容室3内的空气加热到高温。
进一步,如上所述,通过使在压缩机11的第1旋转压缩单元中受到压缩的致冷剂通过旁通配管46,而没有用中间冷却回路150的热交换器152对致冷剂进行冷却,就可以将从压缩机11中排出的致冷剂的温度维持在高温。即,由于在散热器14中流入了较高温度的致冷剂,所以可以将收容室3内加热到高温。由此,可以改善散热器14的加热能力。
然后,致冷剂从第1旁通回路40进入到致冷剂配管36,并通过内部热交换器45。在这里,致冷剂的热由从蒸发器17和蒸发器19中流出的低压侧的致冷剂所吸取,而进一步受到冷却。而且,在该内部热交换器45中受到了冷却的高压侧的致冷剂气体到达膨胀阀16。又,在膨胀阀16的入口,致冷剂气体还处于超临界的状态。由于在膨胀阀16中压力降低,所以致冷剂成为气体/液体的二相混合状态,并流入到设置在收容室2中的蒸发器17内。
在这里,致冷剂蒸发,并通过从周围的空气中吸取热量,而发挥冷却作用。又,由风扇27的工作,因在蒸发器17中的致冷剂的蒸发而受到冷却的空气在收容室2内进行循环,对收容室2内进行冷却。然后,致冷剂从蒸发器17中流出,并进入到致冷剂配管38中。
另一方面,由于如上所述,电磁阀65被打开,所以,在膨胀阀16中受到减压的致冷剂的一部分会在经过从致冷剂配管37的途中部而分支连接着的第2旁通回路42后,进入到配管58中。然后,进入到配管58中的致冷剂流入到设置在收容室4内的蒸发器19中,在这里进行蒸发,并通过从周围的空气中吸取热量而发挥冷却作用。由风扇29的工作,因在该蒸发器19中的致冷剂的蒸发而受到冷却的空气在收容室4内进行循环,对收容室4内进行冷却。然后,致冷剂从蒸发器19中流出,与在致冷剂配管38中流动着的、来自蒸发器17中的致冷剂相合流。
在致冷剂配管38中合流的致冷剂反复进行下述循环:通过内部热交换器45,在这里从上述高压侧的致冷剂中吸取热量,从而受到加热,而成为完全的气体状态;然后,从致冷剂配管38被吸入到压缩机11的第1旋转压缩单元中。
(3)将收容室2和收容室3作为冷却室、并将收容室4作为加热室使用的模式
下面,在将收容室2和收容室3作为对物品进行冷却的冷却室、并将收容室4作为对物品进行加热的加热室使用的模式时,根据图29,对加热/冷却系统100的工作进行说明。图29为显示了在该模式时的致冷剂的流动的致冷剂回路图。
由图中未示的控制装置,将电磁阀70关闭,并将电磁阀72打开,使第1旁通回路40开放。由此,从压缩机11中排出的致冷剂不会流动到气体冷却器12,而是全部从致冷剂排出管34的途中部流入到第1旁通回路40中。又,由控制装置,将电磁阀74关闭,同时,将电磁阀76打开,开放旁通配管46。由此,在第1旋转压缩单元中受到压缩的、并被排出到压缩机11的外部的致冷剂不会通过热交换器152,而是全部流入到旁通配管46中。
又,由控制装置,将电磁阀60和电磁阀62关闭,闭塞致冷剂配管50和致冷剂配管52;同时,将电磁阀64打开,开放致冷剂配管54。由此,来自第1旁通回路40的致冷剂就流入到致冷剂配管54中。而且,由控制装置,将电磁阀63打开,开放配管56;同时,将电磁阀65关闭,闭塞配管58。由此,来自第2旁通回路42的致冷剂就流入到配管56中。进一步,由控制装置,将电磁阀61打开,使来自膨胀阀16的致冷剂流入到蒸发器17中;同时,将电磁阀59关闭,以闭塞第3旁通回路44。
又,由控制装置,开始使风扇27、28、和29工作,并对压缩机11的压缩单元进行驱动。由此,就从致冷剂导入管30中将低压的致冷剂气体吸入到压缩机11的图中未示的第1旋转压缩单元中,并受到压缩而成为中压;然后,被排出到密闭容器11A内。在将被排出到密闭容器11A内的致冷剂从致冷剂导入管32中排出到密闭容器11A外之后,使其进入到中间冷却回路150中。而且,如上所述,由于电磁阀74被关闭,而电磁阀76被打开,所以,致冷剂不会通过热交换器152,而是从致冷剂导入管32、并经旁通配管46后,被吸入到压缩机11的第2旋转压缩单元中。
即,由于在第1旋转压缩单元中受到压缩、并被吸入到第2旋转压缩单元中的致冷剂不由热交换器152冷却,所以,可以使在中间冷却回路150中的、对致冷剂的冷却作用实际上为无效。由此,可以使在第2旋转压缩单元中受到压缩、并从压缩机11中排出的致冷剂的温度成为高温。
被吸入到第2旋转压缩单元中的致冷剂受到压缩,而成为高温高压的致冷剂气体,并从致冷剂排出管34而被排出到压缩机11的外部。这时,致冷剂被压缩到适当的超临界压力。如上所述,由于电磁阀70被关闭,而电磁阀72被打开,所以,从压缩机11中排出的致冷剂气体就从致冷剂排出管34的途中部流入到第1旁通回路40中。
而且,如上所述,由于电磁阀64被打开,所以,致冷剂从第1旁通回路40进入到致冷剂配管54中,并流入到设置在收容室4中的散热器15中。这里,在压缩机11中受到了压缩的高温高压的致冷剂不会产生凝结,而是在超临界状态下工作。然后,该高温高压的致冷剂气体在散热器15中进行散热。又,由于风扇29的工作,因在散热器15中的致冷剂的散热而受到加热的空气在收容室4内产生循环,对收容室4内进行加热。又,在本发明中,作为致冷剂,由于是使用二氧化碳,在散热器15中致冷剂不会产生凝结,所以,在散热器15中的热交换能力很高,可以充分地将收容室4内的空气加热到高温。
进一步,如上所述,通过使在压缩机11的第1旋转压缩单元中受到压缩的致冷剂通过旁通配管46,而没有用中间冷却回路150的热交换器152对致冷剂进行冷却,就可以将从压缩机11中排出的致冷剂的温度维持在高温。即,由于在散热器15中流入了较高温度的致冷剂,所以可以将收容室4内加热到高温。由此,可以改善散热器15的加热能力。
然后,致冷剂进入到致冷剂配管36中,并通过内部热交换器45。在这里,致冷剂的热由从蒸发器17和蒸发器18中流出的低压侧的致冷剂所吸取,而进一步受到冷却。而且,在该内部热交换器45中受到了冷却的高压侧的致冷剂气体到达膨胀阀16。又,在膨胀阀16的入口,致冷剂气体还处于超临界的状态。由于在膨胀阀16中压力降低,所以致冷剂成为气体/液体的二相混合状态,并流入到设置在收容室2中的蒸发器17内。
在这里,致冷剂蒸发,并通过从周围的空气中吸取热量,而发挥冷却作用。又,由风扇27的工作,因在蒸发器17中的致冷剂的蒸发而受到冷却的空气在收容室2内进行循环,对收容室2内进行冷却。然后,致冷剂从蒸发器17中流出,并进入到致冷剂配管38中。
另一方面,由于如上所述,电磁阀63被打开,所以,在膨胀阀16中受到减压的致冷剂的一部分会在经过从致冷剂配管37的途中部而分支连接着的第2旁通回路42后,进入到配管56中。然后,进入到配管56中的致冷剂流入到设置在收容室3内的蒸发器18中,在这里进行蒸发,并通过从周围的空气中吸取热量而发挥冷却作用。由风扇28的工作,因在该蒸发器18中的致冷剂的蒸发而受到冷却的空气在收容室3内进行循环,对收容室3内进行冷却。然后,致冷剂从蒸发器18中流出,与在致冷剂配管38中流动着的、来自蒸发器17中的致冷剂相合流。
在致冷剂配管38中合流的致冷剂反复进行下述循环:通过内部热交换器45,在这里从上述高压侧的致冷剂中吸取热量,从而受到加热,而成为完全的气体状态;然后,从致冷剂配管38被吸入到压缩机11的第1旋转压缩单元中。
(4)将收容室2作为冷却室、并将收容室3和收容室4作为加热室使用的模式
下面,在将收容室2作为对物品进行冷却的冷却室、并将收容室3和收容室4作为对物品进行加热的加热室使用的模式时,根据图30,对加热/冷却系统100的工作进行说明。图30为显示了在该模式时的致冷剂的流动的致冷剂回路图。
由图中未示的控制装置,将电磁阀70关闭,并将电磁阀72打开,使第1旁通回路40开放。由此,从压缩机11中排出的致冷剂不会流动到气体冷却器12中,而是全部从致冷剂排出管34的途中部流入到第1旁通回路40中。又,由控制装置,将电磁阀74关闭,同时,将电磁阀76打开,开放旁通配管46。由此,在第1旋转压缩单元中受到压缩的、并被排出到压缩机11的外部的致冷剂不会通过热交换器152,而是全部流入到旁通配管46中。
又,由控制装置,将电磁阀60关闭,闭塞致冷剂配管50;同时,将电磁阀62和电磁阀64打开,开放致冷剂配管52和致冷剂配管54。由此,来自第1旁通回路40的致冷剂就分别分流到致冷剂配管52和致冷剂配管54中。而且,由控制装置,将电磁阀59和电磁阀61打开,开放第3旁通回路44;同时,将电磁阀63和电磁阀65关闭,闭塞配管56和配管58。由此,来自膨胀阀16的致冷剂不会流动到第2旁通回路42中,而是流入到第3旁通回路44和设置在收容室2内的蒸发器17中。
又,由控制装置,开始使风扇27、28、和29工作,并对压缩机11的驱动单元进行驱动。由此,就从致冷剂导入管30中将低压的致冷剂气体吸入到压缩机11的图中未示的第1旋转压缩单元中,并受到压缩而成为中压;然后,被排出到密闭容器11A内。在将被排出到密闭容器11A内的致冷剂从致冷剂导入管32中排出到密闭容器11A外之后,使其进入到中间冷却回路150中。而且,如上所述,由于电磁阀74被关闭,而电磁阀76被打开,所以,致冷剂不会通过热交换器152,而是从致冷剂导入管32、并经旁通配管46后,被吸入到压缩机11的第2旋转压缩单元中。
即,由于在第1旋转压缩单元中受到压缩、并被吸入到第2旋转压缩单元中的致冷剂不由热交换器152冷却,所以,可以使在中间冷却回路150中的、对致冷剂的冷却作用实际上为无效。由此,可以使在第2旋转压缩单元中受到压缩、并从压缩机11中排出的致冷剂的温度成为高温。
被吸入到第2旋转压缩单元中的致冷剂受到压缩,而成为高温高压的致冷剂气体,并从致冷剂排出管34而被排出到压缩机11的外部。这时,致冷剂被压缩到适当的超临界压力。如上所述,由于电磁阀70被关闭,而电磁阀72被打开,所以,从压缩机11中排出的致冷剂气体就从致冷剂排出管34的途中部流入到第1旁通回路40中。
而且,如上所述,由于电磁阀62和电磁阀64被打开,所以,致冷剂从第1旁通回路40分别分流到致冷剂配管52和致冷剂配管54中。而且,流入到致冷剂配管52中的致冷剂进入到设置在收容室3内的散热器14中,并在这里进行散热。这里,在压缩机11中受到了压缩的高温高压的致冷剂不会产生凝结,而是在保持超临界的状态下进行散热。又,由于风扇28的工作,因在散热器14中的致冷剂的散热而受到加热的空气在收容室3内产生循环,对收容室3内进行加热。又,在本发明中,作为致冷剂,由于是使用二氧化碳,在散热器14中致冷剂不会产生凝结,所以,在散热器14中的热交换能力很高,可以充分地将收容室3内的空气加热到高温。
进一步,如上所述,通过使在压缩机11的第1旋转压缩单元中受到压缩的致冷剂通过旁通配管46,而没有用中间冷却回路150的热交换器152对致冷剂进行冷却,就可以将从压缩机11中排出的致冷剂的温度维持在高温。即,由于在散热器14中流入了较高温度的致冷剂,所以可以将收容室3内加热到高温。由此,可以改善散热器14的加热能力。
另一方面,流入到致冷剂配管54中的致冷剂进入到设置在收容室4内的散热器15中。这里,在压缩机11中受到了压缩的高温高压的致冷剂不会凝结,而是在保持超临界的状态下进行散热。又,由于风扇29的工作,因在散热器15中的致冷剂的散热而受到加热的空气在收容室4内产生循环,对收容室4内进行加热。又,在本发明中,作为致冷剂,由于是使用二氧化碳,在散热器15中致冷剂不会产生凝结,所以,在散热器15中的热交换能力很高,可以充分地将收容室4内的空气加热到高温。
进一步,如上所述,通过使在压缩机11的第1旋转压缩单元中受到压缩的致冷剂通过旁通配管46,而没有用中间冷却回路150的热交换器152对致冷剂进行冷却,就可以将从压缩机11中排出的致冷剂的温度维持在高温。即,由于在散热器15中流入了较高温度的致冷剂,所以可以将收容室4内加热到高温。由此,可以改善散热器15的加热能力。
然后,从散热器14或散热器15中流出的致冷剂合流,从第1旁通回路40进入到致冷剂配管36中,然后通过内部热交换器45。在这里,致冷剂的热由从蒸发器17和辅助蒸发器55流出的低压侧的致冷剂所吸取,而进一步受到冷却。而且,在该内部热交换器45中受到了冷却的高压侧的致冷剂气体到达膨胀阀16。又,在膨胀阀16的入口,致冷剂气体还处于超临界的状态。由于在膨胀阀16中压力降低,所以致冷剂成为气体/液体的二相混合状态,并流入到设置在收容室2中的蒸发器17内。
在这里,致冷剂蒸发,并通过从周围的空气中吸取热量,而发挥冷却作用。又,由风扇27的工作,因在蒸发器17中的致冷剂的蒸发而受到冷却的空气在收容室2内进行循环,对收容室2内进行冷却。然后,致冷剂从蒸发器17中流出,并进入到致冷剂配管38中。
另一方面,如上所述,由于电磁阀59被打开,所以,在膨胀阀16中受到减压的致冷剂的一部分会流入到从致冷剂配管37的途中部而分支连接着的第3旁通回路44中,并进入到在此处设置着的辅助蒸发器55内。在这里,致冷剂产生蒸发,并通过从周围的空气中吸取热量,而发挥冷却作用;然后,致冷剂从辅助蒸发器55中流出,与在致冷剂配管38中流动着的、来自蒸发器17中的致冷剂相合流,并通过内部热交换器45。
在这里,致冷剂反复进行下述循环:从上述高压侧的致冷剂中吸取热量,从而受到加热,而成为完全的气体状态;然后,从致冷剂配管30中被吸入到压缩机11的第1旋转压缩单元中。
这样,即使在使收容室3和收容室4作为对物品进行加热的加热室而使用时,通过除了蒸发器17之外,再由辅助蒸发器55对致冷剂进行蒸发,就可以充分地对收容室3和收容室4内进行加热。
(5)将收容室2、收容室3、和收容室4作为加热室使用的模式
最后,根据图31,对将收容室2、收容室3、和收容室4作为对物品进行加热的加热室使用的模式进行说明。图31为显示了在该模式时的致冷剂的流动的致冷剂回路图。由图中未示的控制装置,将电磁阀70关闭,并将电磁阀72打开,使第1旁通回路40开放。由此,从压缩机11中排出的致冷剂不会流动到气体冷却器12中,而是全部从致冷剂排出管34的途中部流入到第1旁通回路40中。
又,由控制装置,将电磁阀74关闭,同时,将电磁阀76打开,开放旁通配管46。由此,在第1旋转压缩单元中受到压缩的、并被排出到压缩机11的外部的致冷剂不会通过热交换器152,而是全部流入到旁通配管46中。
进一步,由控制装置,将电磁阀60、电磁阀62、和电磁阀64打开,开放致冷剂配管50、致冷剂配管52、和致冷剂配管54。由此,来自第1旁通回路40的致冷剂被分别分流到致致冷剂配管50、冷剂配管52、和致冷剂配管54中。又,由控制装置,将电磁阀61关闭,以停止向蒸发器17的致冷剂的流通;同时,将电磁阀63和电磁阀65关闭,闭塞配管56和配管58。进一步,由控制装置,打开电磁阀59,开放第3旁通回路44。由此,来自膨胀阀16的致冷剂不会流动到第2旁通回路42和蒸发器17中,而是流入到第3旁通回路44中。
又,由控制装置,开始使风扇27、28、和29工作,并对压缩机11的驱动单元进行驱动。由此,就从致冷剂导入管30中将低压的致冷剂气体吸入到压缩机11的图中未示的第1压缩单元中,并受到压缩而成为中压;然后,被排出到密闭容器11A内。在将被排出到密闭容器11A内的致冷剂从致冷剂导入管32中排出到密闭容器11A外之后,使其进入到中间冷却回路150中。而且,如上所述,由于电磁阀74被关闭,而电磁阀76被打开,所以,致冷剂不会通过热交换器152,而是从致冷剂导入管32、并经旁通配管46后,被吸入到压缩机11的第2旋转压缩单元中。
即,由于在第1旋转压缩单元中受到压缩、并被吸入到第2旋转压缩单元中的致冷剂不由热交换器152冷却,所以,可以使在中间冷却回路150中的、对致冷剂的冷却作用实际上为无效。由此,可以使在第2旋转压缩单元中受到压缩、并从压缩机11中排出的致冷剂的温度成为高温。
被吸入到第2旋转压缩单元中的致冷剂受到压缩,而成为高温高压的致冷剂气体,并从致冷剂排出管34而被排出到压缩机11的外部。这时,致冷剂被压缩到适当的超临界压力。如上所述,由于电磁阀70被关闭,而电磁阀72被打开,所以,从压缩机11中排出的致冷剂气体就从致冷剂排出管34的途中部流入到第1旁通回路40中。
而且,如上所述,由于电磁阀60、电磁阀62、和电磁阀64被打开,所以,致冷剂从第1旁通回路40分别进入到致冷剂配管50、致冷剂配管52、和致冷剂配管54中。然后,进入到致冷剂配管50中的致冷剂流入到设置在收容室2中的散热器13中,在这里进行散热。这里,在压缩机11中受到了压缩的高温高压的致冷剂不会产生凝结,而是在保持超临界的状态下进行散热。又,由于风扇27的工作,因在散热器13中的致冷剂的散热而受到加热的空气在收容室2内产生循环,对收容室2内进行加热。又,在本发明中,作为致冷剂,由于是使用二氧化碳,在散热器13中致冷剂不会产生凝结,所以,在散热器13中的热交换能力很高,可以充分地将收容室2内的空气加热到高温。
进一步,如上所述,通过使在压缩机11的第1旋转压缩单元中受到压缩的致冷剂通过旁通配管46,而没有用中间冷却回路150的热交换器152对致冷剂进行冷却,就可以将从压缩机11中排出的致冷剂的温度维持在高温。即,由于在散热器13中流入了较高温度的致冷剂,所以可以将收容室2内加热到高温。由此,可以改善散热器13的加热能力。
另一方面,进入到致冷剂配管52中的致冷剂流入到设置在收容室3中的散热器14中,在这里进行散热。这里,在压缩机11中受到了压缩的高温高压的致冷剂不会产生凝结,而是在保持超临界的状态下进行散热。又,由于风扇28的工作,因在散热器14中的致冷剂的散热而受到加热的空气在收容室3内产生循环,对收容室3内进行加热。又,在本发明中,作为致冷剂,由于是使用二氧化碳,在散热器14中致冷剂不会产生凝结,所以,在散热器14中的热交换能力很高,可以充分地将收容室3内的空气加热到高温。
进一步,如上所述,通过使在压缩机11的第1旋转压缩单元中受到压缩的致冷剂通过旁通配管46,而没有用中间冷却回路150的热交换器152对致冷剂进行冷却,就可以将从压缩机11中排出的致冷剂的温度维持在高温。即,由于在散热器14中流入了较高温度的致冷剂,所以可以将收容室3内加热到高温。由此,可以改善散热器14的加热能力。
又,进入到致冷剂配管54中的致冷剂流入到设置在收容室4中的散热器15中。这里,在压缩机11中受到了压缩的高温高压的致冷剂不会产生凝结,而是在保持超临界的状态下进行散热。又,由于风扇29的工作,因在散热器15中的致冷剂的散热而受到加热的空气在收容室4内产生循环,对收容室4内进行加热。又,在本发明中,作为致冷剂,由于是使用二氧化碳,在散热器15中致冷剂不会产生凝结,所以,在散热器15中的热交换能力很高,可以充分地将收容室4内的空气加热到高温。
进一步,如上所述,通过使在压缩机11的第1旋转压缩单元中受到压缩的致冷剂通过旁通配管46,而没有用中间冷却回路150的热交换器152对致冷剂进行冷却,就可以将从压缩机11中排出的致冷剂的温度维持在高温。即,由于在散热器15中流入了较高温度的致冷剂,所以可以将收容室4内加热到高温。由此,可以改善散热器15的加热能力。
然后,从散热器13、散热器14、或散热器15中流出的致冷剂合流,从第1旁通回路40进入到致冷剂配管36中,然后通过内部热交换器45。在这里,致冷剂的热由从辅助蒸发器55中流出的低压侧的致冷剂所吸取,而进一步受到冷却。而且,在该内部热交换器45中受到了冷却的高压侧的致冷剂气体到达膨胀阀16。又,在膨胀阀16的入口,致冷剂气体还处于超临界的状态。由于在膨胀阀16中压力降低,所以致冷剂成为气体/液体的二相混合状态。
如上所述,由于电磁阀59被打开,所以,在膨胀阀16中成为二相混合状态的致冷剂进入到第3旁通回路44中,并流入到在此处设置着的辅助蒸发器55内。在这里,致冷剂产生蒸发,并通过从周围的空气中吸取热量,而发挥冷却作用;然后,进入到致冷剂配管38中,并通过内部热交换器45。
在这里,致冷剂反复进行下述循环:从上述高压侧的致冷剂中吸取热量,从而受到加热,而成为完全的气体状态;然后,从致冷剂配管30被吸入到压缩机11的第1旋转压缩单元中。
这样,通过在与对各收容室2、3、4进行冷却的蒸发器17、18、19为不同的另一部位上设置辅助蒸发器55,并由该辅助蒸发器55对致冷剂进行蒸发,就可以将全部收容室2、3、4都作为对物品进行加热的加热室使用。由此,即使在将全部收容室2、3、4都作为加热室使用时,也可以实现使用了致冷剂回路10的、连续的加热作业。
而且,通过使在上述压缩机11的第1旋转压缩单元中受到压缩的致冷剂流入到旁通配管46中,而可以使在中间冷却回路150中的、对致冷剂的冷却作用实际上为无效;由此,可以将从压缩机11中排出的致冷剂的温度维持在高温,并由这一效果,可以提高在各散热器13、14、15中的加热能力。
总的来说,可以进一步提高该加热/冷却系统100的便利性。
如以上所详述,通过使用加热特性良好的二氧化碳作为致冷剂,对各收容室2、3、4内,就可以分别由散热器13、14、15进行加热,并分别由蒸发器17、18、和19进行冷却。由此,由致冷剂回路10,能够在不需要设置电加热器等发热体、或特别的加热装置的情况下,对各收容室2、3、4进行加热。由此,可以显著地降低加热/冷却系统100的消耗电力。
进一步,如在以上的各模式中所述,由于通过各电磁阀59、60、61、62、63、64、65、70、和72对致冷剂的流通进行控制,可以将收容室2、收容室3、和收容室4切换成“热/冷”状态而使用,所以,根据使用情况,通过对各电磁阀的开闭进行切换,就可以自由地控制收容室2、收容室3、和收容室4的“热/冷”状态。
又,在将全部收容室2、3、4作为冷却室而使用时,通过在使由第1旋转压缩单元所压缩了的致冷剂流入到中间冷却回路150的热交换器152中、并得到冷却后,将其吸入到第2旋转压缩单元中,就可以降低从压缩机的第2旋转压缩单元中排出的致冷剂气体的温度。由此,可以提高对收容室2、3、4的冷却能力。
进一步,如在以上的各模式中所述,在对收容室2、3、4中的任何一个的收容室内进行加热时,通过使致冷剂流入到旁通配管46中,而使在中间冷却回路150中的、对致冷剂的冷却作用实际上为无效,就可以使从压缩机11的第2旋转压缩单元中排出的致冷剂气体的温度维持为高温,从而可以改善散热器的加热能力。
又,中间冷却回路150的构成为:对致冷剂进行散热的热交换器152、绕过该热交换器152的旁通配管46、以及对热交换器152和旁通配管46中的致冷剂的流通进行控制的电磁阀74和电磁阀76。所以,可以用比较简单的构造,对在第1旋转压缩单元中受到压缩的致冷剂的冷却进行控制。
又,在本实施例中,是将气体冷却器12与热交换器152形成为一体的;但不只限于这种情况,也可以分开设置气体冷却器12和热交换器152。
又,在这时,也可以是下述的构成:在没有设置旁通配管46,并由热交换器进行冷却的场合,使对热交换器进行通风的风扇工作;而在要使由热交换器所进行的冷却作用为无效的场合,则停止该风扇的工作。
在将收容室2、和/或、收容室3、和/或、收容室4作为对物品进行加热的加热室使用的模式时,也可以使设置在各收容室2、3、4中的电加热器79、80、81产生工作,在由散热器13、散热器14、和散热器15进行加热的基础上,再用电加热器79、80、81进行辅助加热。这时,就可以预先避免由于在冬季等时候所产生的加热能力的不足而不能对各收容室2、3、4充分地进行加热的不利的情况。又,由于电加热器79、80、81是对由散热器13、14、15的加热进行辅助的,所以可以减小该电加热器79、80、81的容量,于是,与只使用电加热器进行加热的情况相比,可以降低消耗电力。
又,在本实施例中,是将气体冷却器12和辅助蒸发器55分别设置在致冷剂回路10内的;但并不只限于这种情况,而是也可以将气体冷却器和辅助蒸发器形成为一体。通过使用这样的构成,可以缩小该气体冷却器12和辅助蒸发器55的设置空间,从而可以实现加热/冷却系统100的省空间化。
又,在上述实施例中,是将可以进行“热/冷”切换使用的收容室设置为3个室(收容室2、收容室3、和收容室4)的;但不只限于这种情况,而是也可以设置4个或4个室以上的多个收容室,并由流路控制装置而实现“热/冷”切换使用。
进一步,在上述实施例中,在收容室2、收容室3、和收容室4中,分别设置有散热器13、散热器14、和散热器15、以及蒸发器17、蒸发器18、和蒸发器19,并通过对各电磁阀59、60、61、62、63、64、65、70、72进行开闭,而对致冷剂的流通进行控制,从而对收容室2、收容室3、和收容室4的加热/冷却进行控制。但不只限于这种情况,而是也可以例如,通过在收容室外设置导管,并在该导管中设置散热器和蒸发器,然后通过对风扇的鼓风进行切换等,而将热风或冷风鼓风到各收容室中,从而进行加热或冷却的切换。
又,在本实施例中,是使用内部中压型的2段压缩式旋转压缩机的,但只要是可以将在第1压缩单元中受到压缩的致冷剂吸入到第2压缩单元中的构成,则压缩形式和段数等可以是任何的方式。
以下,根据图32~图34,对又一个本发明的实施形态进行详细的说明。
(实施例4)
图32为应用了这时的本发明的一实施例的加热/冷却系统100的概略构成图。又,这时的加热/冷却系统也是可以被用于陈列箱、自动售货机、空调器、或冷热储藏库等上的加热/冷却系统的加热/冷却系统。
在图32中,1为加热/冷却系统100的贮藏室;该贮藏室1由绝热部件所围绕着。在该贮藏室1内,由绝热壁2而被分隔为冷却室2和收容室3。
在上述冷却室2中,设置有:使致冷剂产生蒸发的蒸发器17、和将与该蒸发器17之间进行了热交换的空气鼓风(循环)到冷却室2中的风扇27。
又,在收容室3中,设置有:对该收容室3内进行加热的、后述的热交换器14;作为对收容室3进行加热的辅助加热器的电加热器80;对收容室3内进行冷却的蒸发器18;以及风扇28。这里,该风扇28的作用是,将与热交换器14或蒸发器18之间进行了热交换的空气、或者在电加热器80上受到了加热的空气鼓风(循环)到收容室3中。
另一方面,在图32中,10为致冷剂回路,该致冷剂回路10是通过将下列各部分按顺序用配管进行环状连接而构成的:压缩机11、气体冷却器12、作为减压装置的膨胀阀16、和蒸发器17等。
即,压缩机11的致冷剂排出管34与气体冷却器12的入口相连接。这里,本实施例的压缩机11是内部中压型的2段压缩式旋转压缩机,其构成为:设置在密闭容器11A内的图中未示的驱动单元、和由该驱动单元所驱动的图中未示的第1和第2旋转压缩单元。
图中30是将致冷剂导入到压缩机11的上述第1旋转压缩单元中的致冷剂导入管,该致冷剂导入管30的一端与第1旋转压缩单元的缸体相连通。该致冷剂导入管30的另一端与后述的内部热交换器45的出口相连接。
又,图中32是将由第1旋转压缩单元所压缩了的致冷剂导入到第2旋转压缩单元中的致冷剂导入管,该致冷剂导入管32通过被设置在密闭容器11A外的中间冷却回路150。
上述中间冷却回路150的构成为:致冷剂导入管32、和从该致冷剂导入管32的途中部分支连接着的致冷剂配管52。在致冷剂导入管32的相对于上述致冷剂配管52的下游侧上,设置有散热器152;该散热器152与气体冷却器12形成为一体,并在其附近设置有对该散热器152和气体冷却器12进行通风的、使致冷剂产生散热的风扇22。
这样,通过使散热器152和气体冷却器12形成为一体,就可以将由于设置散热器152而使加热/冷却系统100的尺寸的扩大抑制到最小的限度。又,由于散热器152和气体冷却器12共同使用一台风扇22,所以可以缩小设置空间,同时,还可以尽量抑制由于设置散热器152而产生的生产成本。
又,从致冷剂导入管32中分支连接着致冷剂配管52在通过设置在收容室3中的热交换器14后,与上述散热器152的出口侧的致冷剂导入管32相连接。又,上述的热交换器14的作用是:在对由压缩机11的第1旋转压缩单元所压缩了的致冷剂进行冷却后,将其吸入到第2旋转压缩单元中。
这里,在上述散热器152的入口侧的致冷剂导入管32(在致冷剂配管52的分支处的下游侧)和热交换器14的入口侧的致冷剂配管52上,分别设置有作为流路控制装置的电磁阀74和电磁阀76;由该电磁阀74和电磁阀76,对从第1旋转压缩单元中排出的致冷剂是流入到热交换器14中、或是流入到散热器152中进行控制。
上述致冷剂排出管34是将由第2旋转压缩单元所压缩了的致冷剂排出到气体冷却器12中的致冷剂配管。
与气体冷却器12的出口侧相连接的致冷剂配管36与上述内部热交换器45相连接。又,内部热交换器45是使高压侧的致冷剂和低压侧的致冷剂之间进行热交换的装置。与内部热交换器45的出口相连接的致冷剂配管37经过膨胀阀16,之后,与冷却室2的蒸发器17的入口相连接。
这里,在从膨胀阀16中导出的致冷剂配管37的途中部上,分支连接着旁通回路42。该旁通回路42在通过设置在收容室3中的上述蒸发器18后,与从蒸发器17中导出的致冷剂配管38相合流;并且,在蒸发器18的入口侧上,设置有作为流路控制装置的电磁阀63;由该电磁阀63,对向着该蒸发器18的致冷剂的流通进行控制。
这里,作为充入到致冷剂回路10中的致冷剂,是使用对地球环境无害的、并考虑了可燃性和毒性等的、作为自然致冷剂的二氧化碳(CO2)。
对上述各电磁阀63、74、76,分别由图中未示的控制装置进行阀的开闭控制。又,上述控制装置是对加热/冷却系统100进行控制的控制装置,除了对上述各电磁阀63、74、76进行控制外,并且也对压缩机11的工作和各风扇22、27、28的工作等进行控制。
(1)将收容室3作为冷却室使用的模式
下面,用以上的构成,对本发明的加热/冷却系统100的工作进行说明。首先,根据图33,对在将收容室3作为对物品进行冷却的冷却室使用的模式进行说明。图33为显示了在该模式时的致冷剂的流动的致冷剂回路图。由图中未示的控制装置,将电磁阀74打开,并将电磁阀76关闭,以闭塞致冷剂配管52。由此,在第1旋转压缩单元中受到压缩的致冷剂就不会流入到热交换器14中,而是全部流入到散热器152中。
进一步,由控制装置,将电磁阀63打开,开放旁通回路42。由此,来自膨胀阀16的致冷剂就流入到蒸发器18中。又,在图33和图34的图面中,分别用白色电磁阀显示了由控制装置将阀打开的状态,而用黑色电磁阀显示了由控制装置将阀关闭的状态,并用箭头显示了致冷剂的流动。
又,由控制装置,开始使风扇22、27、28工作,并对压缩机11的驱动单元进行驱动。由此,就从致冷剂导入管30中将低压的致冷剂气体吸入到压缩机11的图中未示的第1旋转压缩单元中,并受到压缩而成为中压;然后,被排出到密闭容器11A内。在将被排出到密闭容器11A内的致冷剂从致冷剂导入管32中排出到密闭容器11A的外部之后,使其进入到中间冷却回路150中。而且,如上所述,由于电磁阀74被打开,而电磁阀76被关闭,所以,在致冷剂导入管32中流动着的致冷剂会通过散热器152,并在这里受到由风扇22所产生的通风的作用,而进行散热。
这样,通过在由散热器152对在第1旋转压缩单元中受到压缩的致冷剂进行冷却后,将其吸入到第2旋转压缩单元中,就可以降低从压缩机11的第2旋转压缩单元中排出的致冷剂气体的温度。由此,由于降低了在各蒸发器17、18中的致冷剂的蒸发温度,所以,可以将冷却室2和收容室3冷却到较低的温度。因此,可以提高由各蒸发器17、18所产生的对冷却室2和收容室3的冷却能力。
然后,致冷剂被吸入到第2旋转压缩单元中,并受到压缩而成为高温高压的致冷剂气体;然后,从致冷剂排出管34排出到压缩机11的外部。这时,致冷剂被压缩到适当的超临界压力。从压缩机11中排出的致冷剂气体从致冷剂排出管34流入到气体冷却器12中。
这里,在压缩机11中受到了压缩的高温高压的致冷剂不会凝结,而是在超临界状态下工作。而且,该高温高压的致冷剂气体在气体冷却器12中进行散热后,通过内部热交换器45。在这里,致冷剂的热由从蒸发器17、18中流出的低压侧的致冷剂所吸取,而进一步受到冷却。由于该内部热交换器45的存在,从气体冷却器12中流出的、并通过内部热交换器45的致冷剂的热由低压侧的致冷剂所吸取,所以,由这部分的热的吸取,可以使该致冷剂的过冷度增大。因此,可以提高各蒸发器17、18的冷却能力。
在该内部热交换器45上受到了冷却的高压侧的致冷剂气体到达膨胀阀16。又,在膨胀阀16的入口,致冷剂气体还处于超临界的状态。由于在膨胀阀16中压力降低,所以致冷剂成为气体/液体的二相混合状态。而且,在膨胀阀16中成为二相混合状态的致冷剂流入到设置在冷却室2中的蒸发器17内。在这里,致冷剂产生蒸发,并通过从周围的空气中吸取热量,而发挥冷却作用。又,由风扇27的工作,因在蒸发器17中的致冷剂的蒸发而受到冷却的空气在冷却室2内进行循环,对冷却室2内进行冷却。
又,如上所述,由于由散热器152对在第1旋转压缩单元中受到压缩的致冷剂进行冷却的效果、和使从气体冷却器12中排出的高压侧的致冷剂通过内部热交换器45而受到冷却的效果,可以在蒸发器17中使致冷剂在较低的温度下进行蒸发。由此,可以将冷却室2内冷却到较低的温度,从而可以提高冷却能力。而且,在蒸发器17中受到蒸发的致冷剂随后从蒸发器17中流出,并进入到致冷剂配管38中。
另一方面,由于如上所述,电磁阀63是被打开的,所以,在膨胀阀16中受到减压的致冷剂的一部分会进入到从致冷剂配管37的途中部分支连接着的旁通回路42中,并流入到设置在收容室3内的蒸发器18中。然后,致冷剂在这里进行蒸发,并通过从周围的空气中吸取热量而发挥冷却作用。由风扇28的工作,因在该蒸发器18中的致冷剂的蒸发而受到冷却的空气在收容室3内进行循环,对收容室3内进行冷却。
又,如上所述,由于由散热器152对在第1旋转压缩单元中受到压缩的致冷剂进行冷却的效果、和使从气体冷却器12中排出的高压侧的致冷剂通过内部热交换器45而受到冷却的效果,可以在蒸发器18中使致冷剂在较低的温度下进行蒸发。由此,可以将收容室3内冷却到较低的温度,从而可以提高冷却能力。之后,致冷剂从蒸发器18中流出,并与在致冷剂配管38中流动着的、来自蒸发器17的致冷剂相合流。
合流的致冷剂通过内部热交换器45;在这里,从上述高压侧的致冷剂中吸取热量,而受到加热作用。这里,由于由各蒸发器17、18而产生蒸发,成为低温,所以,从各蒸发器17、18中流出的致冷剂不是成为完全的气体状态,而是有可能成为与液体为混合共存的状态。但是,由于通过内部热交换器45,并与高压侧的高温致冷剂产生热交换,所以,致冷剂会产生过热;这时,由于确保了致冷剂的过热度,所以会成为完全的气体状态。
由此,由于可以确实地使从各蒸发器17、18中流出的致冷剂气体化,所以,不需要在低压侧设置存储器等,并可以确实地防止在压缩机11中吸入液体致冷剂的液体倒行的现象,从而可以避免出现在压缩机11中因进行液体压缩而受到损伤的不利的情况。因此,可以提高加热/冷却系统100的可靠性。
又,在内部热交换器45中受到了加热的致冷剂反复进行下述循环:从致冷剂导入管30中被吸入到压缩机11的第1旋转压缩单元中。
这样,通过关闭电磁阀76,以闭塞致冷剂配管52,同时,打开电磁阀74,使在第1旋转压缩单元中受到压缩的致冷剂流入到散热器152中,就可以使收容室3作为对物品进行冷却的冷却室而使用。
(2)将收容室3作为加热室使用的模式
下面,在将收容室3作为对物品进行加热的加热室使用的模式时,根据图34,对加热/冷却系统100的工作进行说明。图34为显示了在该模式时的致冷剂的流动的致冷剂回路图。
由图中未示的控制装置,将电磁阀74关闭,并将电磁阀76打开,使中间冷却回路150的致冷剂配管52开放。由此,从压缩机11中排出的致冷剂不会流动到散热器152中,而是全部从致冷剂排出管32的途中部流入到致冷剂配管52中。又,由控制装置,将电磁阀63关闭,以闭塞旁通回路42。
又,由控制装置,开始使各风扇22、27、28工作,在这同时,对压缩机11的驱动单元进行驱动。由此,就从致冷剂导入管30中将低压的致冷剂气体吸入到压缩机11的图中未示的第1旋转压缩单元中,并受到压缩而成为中压;然后,被排出到密闭容器11A内。在将被排出到密闭容器11A内的致冷剂从致冷剂导入管32中排出到密闭容器11A外之后,使其进入到中间冷却回路150中。而且,如上所述,由于电磁阀74被关闭,而电磁阀76被打开,所以,致冷剂不会通过散热器152,而是全部进入到致冷剂配管52中,并流入到设置在收容室3内的热交换器14中。流入到热交换器14中的中压的致冷剂在这里进行散热。又,由于风扇28的工作,因在热交换器14中的致冷剂的散热而受到加热的空气在收容室3内产生循环,对收容室3内进行加热。
这里,由于通过使在第1旋转压缩单元中受到压缩的致冷剂以其现有状态流入到热交换器14中,可以使比较高温的致冷剂在热交换器14中进行散热,所以可以充分地对收容室3内进行加热。进一步,在本发明中,作为致冷剂,由于是使用二氧化碳,所以,在第2旋转压缩单元中受到压缩的致冷剂成为超临界状态,可以显著地增加热交换能力。因此,在由在压缩机11的第2旋转压缩单元中受到压缩的高温高压的致冷剂而对收容室3内进行加热时,根据收容室3的使用状况等,会存在使收容室3内的温度过高的问题。
但是,如果由在第1旋转压缩单元中受到压缩的中压的致冷剂对收容室3进行加热时,就可以将收容室3内加热到最为适当的温度。
进一步,通过在由热交换器14对在第1旋转压缩单元中受到压缩的致冷剂进行冷却后,将其吸入到第2旋转压缩单元中,就可以降低从压缩机11的第2旋转压缩单元中排出的致冷剂气体的温度。由此,由于降低了在蒸发器17中的致冷剂的蒸发温度,所以可以将冷却室2冷却到较低的温度。因此,可以提高由蒸发器17所产生的对冷却室2的冷却能力。
另一方面,将从热交换器14中流出的致冷剂从致冷剂导入管32吸入到压缩机11的第2旋转压缩单元中,并受到压缩,然后从致冷剂排出管34排出到压缩机11的外部。这时,致冷剂被压缩到适当的超临界压力。从压缩机11中排出的致冷剂气体从致冷剂排出管34流入到气体冷却器12中。
这里,在压缩机11中受到了压缩的高温高压的致冷剂不会凝结,而是在超临界状态下工作。而且,该高温高压的致冷剂气体在气体冷却器12中进行散热后,通过内部热交换器45。在这里,致冷剂的热由从蒸发器17中流出的低压侧的致冷剂所吸取,而进一步受到冷却。由于该内部热交换器45的存在,从气体冷却器12中流出的、并通过内部热交换器45的致冷剂的热由低压侧的致冷剂所吸取,所以,由这部分的热的吸取,可以使该致冷剂的过冷度增大。因此,可以提高蒸发器17的冷却能力。
在该内部热交换器45上受到了冷却的高压侧的致冷剂气体到达膨胀阀16。又,在膨胀阀16的入口,致冷剂气体还处于超临界的状态。由于在膨胀阀16中压力降低,所以致冷剂成为气体/液体的二相混合状态。而且,在膨胀阀16中成为二相混合状态的致冷剂流入到设置在冷却室2中的蒸发器17内。在这里,致冷剂产生蒸发,并通过从周围的空气中吸取热量,而发挥冷却作用。又,由风扇27的工作,因在蒸发器17中的致冷剂的蒸发而受到冷却的空气在冷却室2内进行循环,对冷却室2内进行冷却。
而且,在蒸发器17中受到了蒸发的致冷剂反复进行下述循环:在这之后,从蒸发器17中流出,进入到致冷剂配管38中,然后通过内部热交换器45;在这里,从上述高压侧的致冷剂中吸取热量,受到加热作用,而成为完全的气体状态;然后,从致冷剂配管38中被吸入到压缩机11的第1压缩单元中。
这样,通过打开电磁阀76,使在第1旋转压缩单元中受到压缩的致冷剂在热交换器14中散热,就可以对收容室3进行加热。由此,可以将收容室3作为对物品进行加热的加热室而使用。
如以上所详述,通过使用加热特性良好的二氧化碳作为致冷剂,对收容室3内,就可以由热交换器14进行加热,并由蒸发器18进行冷却。由此,由致冷剂回路10,能够在不需要设置电加热器等发热体、或特别的加热装置的情况下,对收容室3进行加热。由此,可以显著地降低加热/冷却系统100的消费电力。
又,如在以上的各模式中所述,通过由各电磁阀63、74、76对致冷剂的流通进行控制,可以将收容室3切换成“热/冷”状态而使用。由此,通过对各电磁阀63、74、76的开闭进行切换,就可以自由地控制收容室3的“热/冷”状态。
又,在本实施例中,是通过设置电磁阀74和电磁阀76,而分别对向着散热器152和热交换器14的致冷剂的流通进行控制的;但不只限于这种情况,而是也可以通过设置三通阀,而对向着散热器152和热交换器14的致冷剂的流通进行切换。
又,虽然将气体冷却器12与散热器152形成为一体,但不只限于这种情况,而是也可以对气体冷却器12和散热器152分别进行设置。
又,在将收容室3作为对物品进行加热的加热室使用的模式时,也可以使设置在收容室3中的电加热器80产生工作,在由热交换器14进行加热的基础上,再用电加热器80进行辅助加热。特别是,如本实施例所示,在由在第1旋转压缩单元中受到压缩的中压的致冷剂对收容室3内进行加热时,在通常的情况时,虽然可以将收容室3内加热到最为适当的温度,但在冬季等时候,由于加热能力的不足,会存在不能对收容室3内充分地进行加热的可能性。
但是,如果在由热交换器14进行加热的基础上,再由电加热器80对收容室3内进行加热,就可以避免出现上述的不利的情况。因此,可以总是将收容室3内加热到最为适当的温度。由此,可以提高该加热/冷却系统100的性能和可靠性。
又,由于电加热器80是对由热交换器14的加热进行辅助的,所以可以减小该电加热器80的容量,于是,与只使用电加热器进行加热的情况相比,可以降低消耗电力。
进一步,在上述实施例中,在收容室3中,设置有热交换器14和蒸发器18,并通过对各电磁阀63、74、76进行开闭,而对致冷剂的流通进行控制,从而对收容室3的加热/冷却进行控制。但不只限于这种情况,而是也可以例如,通过在收容室外设置导管,并在该导管中设置热交换器和蒸发器,然后通过对风扇的鼓风进行切换等,而将热风或冷风鼓风到收容室中,从而进行加热或冷却的切换。
又,在本实施例中,是使用内部中压型的2段压缩式旋转压缩机的,但可以应用在本发明中的压缩机不只限于这种压缩机,只要是可以将在第1压缩单元中受到压缩的致冷剂吸入到第2压缩单元的构成,则压缩形式和段数等可以是任何的方式。
Claims (12)
1.一种加热/冷却系统,它具有可以进行“热/冷”切换使用的收容室,其特征是:具有致冷剂回路,该致冷剂回路由压缩机、散热器、减压装置、和蒸发器等所构成,并充入二氧化碳作为致冷剂,同时其高压侧为超临界压力;并且,由上述散热器对上述收容室内进行加热,而由上述蒸发器对上述收容室内进行冷却。
2.如权利要求1所述的加热/冷却系统,其特征是,该加热/冷却系统具有:多个上述收容室;对各收容室分别进行加热或冷却的多个上述散热器和蒸发器;以及,分别对向着上述各散热器和蒸发器的致冷剂的流通进行控制的流路控制装置。
3.一种加热/冷却系统,它具有可以进行“热/冷”切换使用的收容室,其特征是:具有致冷剂回路,该致冷剂回路由压缩机、散热器、减压装置、和蒸发器等所构成,并充入二氧化碳作为致冷剂,同时其高压侧为超临界压力;并且,由上述散热器对上述收容室内进行加热,而由上述蒸发器对上述收容室内进行冷却;进一步,在上述致冷剂回路中,具有下述各部分:在与上述散热器为不同的另一部位上设置着的、使致冷剂散热的气体冷却器,在与上述蒸发器为不同的另一部位上设置着的、使致冷剂蒸发的辅助蒸发器,以及分别对向着上述散热器、上述蒸发器、上述气体冷却器、和上述辅助蒸发器的致冷剂的流通进行控制的流路控制装置。
4.如权利要求3所述的加热/冷却系统,其特征是:将上述辅助蒸发器配置在相对于上述气体冷却器的风向的下游侧。
5.一种加热/冷却系统,它具有可以进行“热/冷”切换使用的收容室,其特征是:具有致冷剂回路,该致冷剂回路由具有第1和第2压缩单元的2段压缩式的压缩机、散热器、减压装置、和蒸发器等所构成,并充入二氧化碳作为致冷剂,同时其高压侧为超临界压力;并且,由上述散热器对上述收容室内进行加热,而由上述蒸发器对上述收容室内进行冷却;进一步,还具有在对由上述压缩机的第1压缩单元所压缩了的致冷剂进行冷却后,将其吸入到上述第2压缩单元中的中间冷却回路;而且,在由上述散热器对上述收容室内进行加热时,可以使在上述中间冷却回路中的、对致冷剂的冷却作用实际上为无效。
6.如权利要求5所述的加热/冷却系统,其特征是,该加热/冷却系统具有:在与上述散热器为不同的另一部位上设置着的、使致冷剂散热的气体冷却器;在与上述蒸发器为不同的另一部位上设置着的、使致冷剂蒸发的辅助蒸发器;在上述中间冷却回路上的、使致冷剂散热的热交换器;绕过该热交换器的旁通配管;以及,分别对向着上述散热器、上述蒸发器、上述气体冷却器、上述辅助蒸发器、上述热交换器、和旁通配管的致冷剂的流通进行控制的流路控制装置。
7.如权利要求3、4、或6所述的加热/冷却系统,其特征是,该加热/冷却系统具有:多个上述收容室;和对各收容室分别进行加热或冷却的多个上述散热器和蒸发器。
8.一种加热/冷却系统,它具有可以进行“热/冷”切换使用的收容室,其特征是:具有致冷剂回路,该致冷剂回路由具有第1和第2压缩单元的2段压缩式的压缩机、散热器、减压装置、和蒸发器等所构成,并充入二氧化碳作为致冷剂,同时其高压侧为超临界压力;并且,还具有中间冷却回路,而该中间冷却回路具有在对由上述压缩机的第1压缩单元所压缩了的致冷剂进行冷却后,将其吸入到上述第2压缩单元中的热交换器;进一步,由从上述热交换器中产生的散热对上述收容室内进行加热,而由上述蒸发器对上述收容室内进行冷却。
9.如权利要求8所述的加热/冷却系统,其特征是,该加热/冷却系统具有:设置在上述中间冷却回路中的散热器;和对从上述第1压缩单元中排出的致冷剂是使其流入到上述热交换器中、或是流入到上述散热器中进行控制的流路控制装置。
10.如权利要求9所述的加热/冷却系统,其特征是:将上述散热器与上述气体冷却器形成为一体。
11.如权利要求8、9、或10所述的加热/冷却系统,其特征是:该加热/冷却系统进一步具有对致冷剂进行蒸发的蒸发器,并且,设置有对向着上述两蒸发器的致冷剂的流通进行控制的流路控制装置。
12.如权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、或11所述的加热/冷却系统,其特征是,该加热/冷却系统具有:对上述收容室内进行加热的电加热器。
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