CN1912512A - 冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明的使用载冷剂的冷却系统具备：制冷剂回路，具有压缩机、冷凝器和膨胀阀；载冷剂回路，具有冷却器和用于使载冷剂循环的泵；第一热交换器，由制冷剂回路和载冷剂回路共有，并且，用于在流经制冷剂回路的膨胀阀下游侧的制冷剂和流经载冷剂回路的冷却器下游侧的载冷剂之间进行热交换；以及第二热交换器，设置在冷却器和第一热交换器之间，用于与外部空气进行热交换。

Description

冷却系统

技术领域

本发明涉及一种使用载冷剂的冷却系统。

背景技术

以往，公知的冷却系统具备：具有压缩机、冷凝器及膨胀阀的制冷剂回路；具有泵和冷却器的载冷剂回路；以及由制冷剂回路和载冷剂回路所共有的第一热交换器。

该冷却系统，通过于第一热交换器中在流经制冷剂回路的膨胀阀下游侧的制冷剂、和流经载冷剂回路的冷却器下游侧的载冷剂之间进行热交换，来冷却载冷剂。通过向冷却器供给冷却后的载冷剂，来将设置有冷却器的设备例如陈列柜中所容纳的商品冷却。

虽然使用载冷剂的冷却系统是应近年来无氟化或省氟化的要求而提出的冷却系统，但由于需要使载冷剂在载冷剂回路中循环，所以与以前的直膨式冷却系统相比，能量消耗大。换言之，如果能加以改进使其能量消耗降低，则可实现与直膨式冷却系统相等或更少的运行成本而提高其广泛应用性。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过降低系统运转时的能量消耗而可以实现运行成本节约的冷却系统。

为实现上述目的，本发明的冷却系统具备：制冷剂回路，具有压缩机、冷凝器和膨胀阀；载冷剂回路，具有冷却器和用于使载冷剂循环的泵；第一热交换器，由制冷剂回路和载冷剂回路共有，并且，用于在流经制冷剂回路的膨胀阀下游侧的制冷剂和流经载冷剂回路的冷却器下游侧的载冷剂之间进行热交换；以及第二热交换器，设置在冷却器和第一热交换器之间，用于与外部空气进行热交换。

该冷却系统，在例如外部空气温度低的冬季等时，由第二热交换器在载冷剂和外部空气之间进行热交换，以冷却载冷剂。通过利用外部空气来冷却载冷剂，冷却系统可降低压缩机等的运转率。通过降低压缩机等的运转率，冷却系统可降低系统运转时的能量消耗。因此，通过降低冷却系统在系统运转时的能量消耗，可实现运行成本的节约。

本发明的上述目的及其它目的、特征和优点将通过以下说明和附图变得明了。

附图说明

图1是本发明的冷却系统的整体构成图。

图2是表示图1所示冷却系统的控制的流程图。

图3是图1所示冷却系统的动作说明图。

图4是图1所示冷却系统的动作说明图。

图5是图1所示冷却系统的动作说明图。

图6是图1所示冷却系统的另一方式的整体构成图。

图7是图1所示冷却系统的又一方式的整体构成图。

图8是图1所示冷却系统的动作说明图。

具体实施方式

图1至图5表示本发明的一个优选实施方式。

参照图1及图2来说明使用载冷剂的冷却系统的构成。冷却系统具有：制冷剂回路10、载冷剂回路20和第一热交换器30。

制冷剂回路10具有压缩机11、冷凝器12和膨胀阀13，制冷剂以压缩机11→冷凝器12→膨胀阀13→第一热交换器30→压缩机11的顺序循环。冷凝器12具有第一送风机12a。该第一送风机12a使外部空气强制接触冷凝器12。制冷剂回路10中所使用的制冷剂是氟利昂或非氟利昂(例如，氨)等。

载冷剂回路20具有泵21、冷却器22和用于与外部空气进行热交换的第二热交换器23。该载冷剂回路20的载冷剂以泵21→冷却器22→第二热交换器23→第一热交换器30→泵21的顺序循环。载冷剂回路20中所使用的载冷剂是例如氯化钙溶液等。

泵21设于第一热交换器30和冷却器22之间，使载冷剂在载冷剂回路20中循环。在泵21和冷却器22之间设有第一电磁阀21a。

冷却器22使容纳有商品等的陈列柜22b内冷却。冷却器22设于泵21和第二热交换器23之间，并设置于陈列柜22b内。冷却器22具有用于促进陈列柜22b内的冷却的第二送风机22a。

第二热交换器23设于冷却器22和第一热交换器30之间。第二热交换器23具有第三送风机23b。该第三送风机23b使外部空气强制接触第二热交换器23。此外，与第二热交换器23并联地设有旁通路24。再有，在第二热交换器23的上游设有第二电磁阀23a，作为切换载冷剂循环的机构。旁通路24上设有第三电磁阀24a，作为切换载冷剂循环的机构。第二电磁阀23a和第三电磁阀24a将载冷剂循环路径切换到第二热交换器23和旁通路24中的一方。

第一热交换器30由制冷剂回路10和载冷剂回路20共有。第一热交换器30在流经制冷剂回路10的膨胀阀13下游侧的制冷剂、和流经载冷剂回路20的冷却器22下游侧的载冷剂之间进行热交换。该第一热交换器30在制冷剂回路10中设于膨胀阀13和压缩机11之间，在载冷剂回路20中设于第二热交换器23和冷却器22之间。

以上那样构成的冷却系统中，制冷剂回路10、第一热交换器30、泵21、第二热交换器23、各电磁阀23a、24a和第三送风机23b设置于室外(参照图1所示的由双点划线包围的区域)。此外，冷却系统中，具有冷却器22及第二送风机22a的陈列柜22b、和第一电磁阀21a设置于室内。

接着，说明图1所示冷却系统的控制系统构成。

控制器40包括微型计算机及各种驱动器等。控制器40中存储有用于在运转切换时进行判断的温度、即两个规定外部空气温度T1、T2(T1＞T2)等。此外，控制器40根据由省略图示的温度传感器检测到的外部空气温度T，来控制压缩机11、第一送风机12a、膨胀阀13、泵21、第二送风机22a、第三送风机23b及各电磁阀21a、23a、24a。

下面，图2中的流程图说明了冷却系统的控制。

首先，判断外部空气温度T是否为规定外部空气温度T1以上，例如判断外部空气温度T是否为5℃以上(步骤S1)。该规定外部空气温度T1，是在例如想要将陈列柜22b的库内温度维持在5℃的情况下，以该陈列柜22b的库内温度为基准设定的温度。

在步骤S1中判断为外部空气温度T为规定外部空气温度T1以上的情况下，冷却系统进行通常运转(步骤S2)。

这里，对于步骤S2中的通常运转，参照图3进行说明。通常运转时的冷却系统，打开第一电磁阀21a和第三电磁阀24a，关闭第二电磁阀23a，来使载冷剂经旁通路24循环(参照图3中的实线箭头)。制冷剂回路10中，在由控制器40将压缩机11的功率控制为最大的状态下使制冷剂循环(参照图3中的虚线箭头)。载冷剂回路20中，由控制器40停止第三送风机23b的运转，并且，将泵21的循环量控制为最大，在这一状态下使载冷剂循环。于是，在第一热交换器30中，在经旁通路24循环后的载冷剂和经制冷剂回路10循环的制冷剂之间进行热交换。通过将在第一热交换器30中热交换后的载冷剂供给到陈列柜22b内的冷却器22，来冷却容纳于陈列柜22b内的商品。

在步骤S1中判断为外部空气温度T不是规定外部空气温度T1以上的情况下，判断外部空气温度T是否为规定外部空气温度T2以上且不足规定外部空气温度T1，例如外部空气温度T是否为0℃以上且不足5℃(步骤S3)。

在步骤S3中判断为外部空气温度T为规定外部空气温度T2以上且不足规定外部空气温度T1的情况下，冷却系统运行轻负荷运转(步骤S4)。

这里，对于步骤S4中的轻负荷运转，参照图4进行说明。轻负荷运转时的冷却系统，打开第一电磁阀21a和第二电磁阀23a，关闭第三电磁阀24a。制冷剂回路10中，在由控制器40将压缩机11的功率控制为通常运转时的一半左右的状态下，使制冷剂循环(参照图4中的虚线箭头)。载冷剂回路20中，由控制器40将泵21的循环量控制为通常运转时的三分之二左右，并且将第三送风机23b的风量控制为最大，在这一状态下使载冷剂循环(参照图4中的实线箭头)。于是，在第二热交换器23中，在载冷剂和外部空气之间进行热交换。进而，在第一热交换器30中，在载冷剂和经制冷剂回路10循环的制冷剂之间进行热交换。通过将在第二热交换器23和第一热交换器30中进行了热交换的载冷剂供给到陈列柜22b内的冷却器22，来将容纳于陈列柜22b内的商品冷却。

在步骤S3中判断为外部空气温度T不是规定外部空气温度T2以上且不足规定外部空气温度T1的情况下，判断外部空气温度T是否不足规定外部空气温度T2，例如判断外部空气温度T是否不足0℃(步骤S5)。

在步骤S5中判断为外部空气温度T不足规定外部空气温度T2的情况下，冷却系统仅进行载冷剂回路20的单独运转(步骤S6)。

这里，对步骤S6中的单独运转，参照图5进行说明。单独运转时的冷却系统，打开第一电磁阀21a和第二电磁阀23a，关闭第三电磁阀24a。制冷剂回路10中，由控制器40停止压缩机11的运转，从而停止制冷剂的循环。载冷剂回路20中，由控制器40将泵21的循环量控制为通常运转时的一半左右，并且，将第三送风机23b的风量控制为通常运转时的一半左右，在该状态下使载冷剂循环(参照图5中的实线箭头)。于是，在第二热交换器23中，在载冷剂和外部空气之间进行热交换。通过将在第二热交换器23中进行了热交换的载冷剂供给到陈列柜22b内的冷却器22，来将容纳于陈列柜22b内的商品冷却。此外，冷却系统通过将第三送风机23b的风量控制为通常运转时的一半左右，来防止第二热交换器23被过度冷却。

另外，在外部空气温度T为比规定外部空气温度T2低很多的温度，例如是-5℃或-10℃以下的情况下，即使在使第三送风机23b停止的状态下也能在第二热交换器23中进行充分的热交换。

根据上述冷却系统，通过第二热交换器23在载冷剂和外部空气之间进行热交换来冷却载冷剂。通过利用外部空气来冷却载冷剂，冷却系统可降低压缩机11等的运转率。通过降低压缩机11等的运转率，冷却系统可降低系统运转时的能量消耗。因此，冷却系统通过降低系统运转时的能量消耗，可以实现运行成本的节约。

即，在轻负荷运转时，冷却系统中，由控制器40控制压缩机11以使其功率下降，并且，控制泵21以使循环量下降。通过控制压缩机11和泵21，冷却系统可降低系统运转时载冷剂回路20的能量消耗。

单独运转时，完全停止压缩机11的运转。通过完全停止压缩机11的运转，冷却系统可使制冷剂回路10的能量消耗为0。此外，冷却系统中，由控制器40控制泵21以使循环量下降。通过控制泵21，冷却系统可降低系统运转时载冷剂回路20的能量消耗。再有，冷却系统中，由控制器40控制第三送风机23b以使风量下降。通过控制第三送风机23b，冷却系统能进一步降低系统运转时载冷剂回路20的能量消耗，并且能防止第二热交换器23被过度冷却。通过防止第二热交换器23的过度冷却，冷却系统在可抑制经第二热交换器23循环的载冷剂的粘度下降，并且可防止载冷剂回路20中的载冷剂循环速度下降。

此外，第二热交换器23具有第三送风机23b，从而能在第二热交换器23中促进载冷剂和外部空气之间的热交换。通过在第二热交换器23中促进载冷剂和外部空气之间的热交换，冷却系统可有效地进行经第二热交换器23循环的载冷剂的热交换。

再有，通过将第二热交换器23设于室外，冷却系统可在与外部空气之间可靠地进行热交换。

进而，通过将制冷剂回路10设于室外，经制冷剂回路10循环的制冷剂不会泄漏到室内。这样，即使冷却系统的制冷剂具有可燃性或毒性或刺激性气味，也能避免对室内的人等产生不良影响。

另外，由于冷却系统具有电磁阀23a、24a，所以冷却系统可以使载冷剂流通到第二热交换器23和旁通路24中的一方。这样，冷却系统可根据外部空气温度T来选择是否使用第二热交换器23。

图6表示本发明的另一优选实施方式。此外，与图1～图5中所示冷却系统相同的构成部分用相同附图标记表示，省略其说明。

图6所示的使用载冷剂的冷却系统与图1～图5中所示冷却系统的不同之处在于：具有三通阀33a，以便将载冷剂循环的路径切换至第二热交换器23和旁通路24中的一方。该冷却系统的其它作用与效果与图1～图5中所示冷却系统相同。

图7是本发明的又一优选实施方式。此外，与图1～图5中所示冷却系统相同的构成部分用相同附图标记表示，省略其说明。

图7所示的冷却系统在仅将第二热交换器23设于室外(参照图7所示的双点划线包围区域)这点上，与图1～图5中所示冷却系统不同。该冷却系统的其它作用与效果与图1～图5中所示冷却系统相同。

此外，在上述实施方式中，在由控制器40进行运转切换时用来进行判断的温度，也可以是通过冷却器22后的载冷剂温度。例如，在通过冷却器22后的载冷剂温度比外部空气温度T高的情况下，冷却系统打开第一电磁阀21a和第二电磁阀23a，关闭第三电磁阀24a。这样，在使载冷剂经第二热交换器23循环后，在第二热交换器23中进行外部空气和载冷剂之间的热交换。而且，将在第二热交换器23中热交换后的载冷剂输入到冷却器22。此外，例如，在通过冷却器22后的载冷剂温度比外部空气温度T低的情况下，冷却系统打开第一电磁阀21a和第三电磁阀24a，并关闭第二电磁阀23a。这样，在使载冷剂经旁通路24循环后，将未在第二热交换器23中进行热交换的载冷剂送入冷却器22。

此外，在上述实施方式中，例示了将载冷剂循环路径切换至第二热交换器23和旁通路24中的一方的方法，但并不限于此。例如，也可以如图8所示，冷却系统打开第二电磁阀23a及第三电磁阀24a这两者，使载冷剂向第二热交换器23和旁通路24两方分流。该冷却系统中，通过调整经第二热交换器23和旁通路24循环的载冷剂各自的流量，可控制由第二热交换器23进行的载冷剂冷却。此外，该冷却系统中，经第二热交换器23和旁通路24循环的载冷剂在第一热交换器30的上游侧合流。通过载冷剂的合流，将具有温度差的载冷剂混合。通过使具有温度差的载冷剂混合，在冷却系统中可抑制载冷剂的粘度下降，并且可防止载冷剂回路20中的载冷剂循环速度下降。

本说明书中记载的优选实施方式仅是例示性实施方式，而并不是对本发明进行限定。本发明的范围由附加的权利要求表示，落入这些权利要求范围内的全部变形例皆包含于本发明中。

Claims (14)

1.一种冷却系统，其特征在于，具备：

制冷剂回路，具有压缩机、冷凝器和膨胀阀；

载冷剂回路，具有冷却器和用于使载冷剂循环的泵；

第一热交换器，由制冷剂回路和载冷剂回路共有，并且，用于在流经制冷剂回路的膨胀阀下游侧的制冷剂和流经载冷剂回路的冷却器下游侧的载冷剂之间进行热交换；

以及第二热交换器，设置在冷却器和第一热交换器之间，用于与外部空气进行热交换。

2.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，

还具备用于使外部空气强制接触第二热交换器的送风机。

3.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，

制冷剂回路和第二热交换器中，至少第二热交换器设于室外。

4.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，

载冷剂回路具备：旁通路，与第二热交换器并联设置；和切换机构，用于切换循环，将载冷剂的循环路径切换到第二热交换器与旁通路中的至少一方。

5.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，

还具备第一控制机构，所述第一控制机构如下进行控制：在外部空气温度低于规定温度的情况下，降低制冷剂回路的压缩机功率。

6.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，

还具备第二控制机构，所述第二控制机构如下进行控制：在外部空气温度低于规定温度的情况下，降低泵的循环量。

7.根据权利要求2所述的冷却系统，其特征在于，

还具备第三控制机构，所述第三控制机构如下进行控制：在外部空气温度低于规定温度的情况下，降低送风机的风量。

8.根据权利要求4所述的冷却系统，其特征在于，

还具备第一控制机构，所述第一控制机构如下进行控制：在外部空气温度低于规定温度的情况下，降低制冷剂回路的压缩机功率。

9.根据权利要求4所述的冷却系统，其特征在于，

还具备第二控制机构，所述第二控制机构如下进行控制：在外部空气温度低于规定温度的情况下，降低泵的循环量。

10.根据权利要求4所述的冷却系统，其特征在于，

还具备用于使外部空气强制接触第二热交换器的送风机。

11.根据权利要求5所述的冷却系统，其特征在于，

还具备第二控制机构，所述第二控制机构如下进行控制：在外部空气温度低于规定温度的情况下，降低泵的循环量。

12.根据权利要求5所述的冷却系统，其特征在于，

还具备用于使外部空气强制接触第二热交换器的送风机。

13.根据权利要求6所述的冷却系统，其特征在于，

还具备用于使外部空气强制接触第二热交换器的送风机。

14.根据权利要求10、12、13中任一项所述的冷却系统，其特征在于，

还具备第三控制机构，所述第三控制机构如下进行控制：在外部空气温度低于规定温度的情况下，降低送风机的风量。

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