TWI512254B - 具可控複合型冷凍空調節能模組之多溫域多功系統 - Google Patents

Description

具可控複合型冷凍空調節能模組之多溫域多功系統

本發明有關於一種具可控複合型冷凍空調節能模組之多溫域多功系統，尤指一種可提高節電效能、具有回收廢熱再利用、可達到節約及環保的目的之多溫域多功系統。

對於冷凍系統、冷藏系統或冷凍空調系統而言，絕大部分都必須進行除霜作業。而目前大部分除霜裝置所採取的是電熱除霜，電熱除霜的耗電較高，而且會造成庫溫太高，往往會造成所冷凍或冷藏之食品品質變異。

此外，傳統熱氣除霜會造成熱衝擊，日後容易故障，且當氣溫低時，熱液除霜之除霜溫度會有太低之虞。雖然可採用熱液除霜，利用冷凝器末端未完全冷凝的冷媒導入蒸發器，使蒸發器中的霜因溫度提升而融化脫落，但是此種方式於氣溫太低時，不易除霜，除霜時間會較長。而熱液除霜及熱氣除霜都要克服壓縮機容易液壓縮的狀況，若採用液氣分離器加電熱防止液壓縮，耗電量大。

至於在熱回收部份，習知冷凍系統在冬天運轉率不高時，桶槽水溫往往達不到設定的溫度。且習知熱回收器串聯冷凝器，其壓降較大，效率較差。而熱回收熱水槽的水循環也沒有做適當的節能控制。

此外，現有冷凍系統、冷藏系統或冷凍空調系統都無法進行多溫域水的使用，須另購設備。

於一實施例中，本發明提出一種具可控複合型冷凍空調節能模組之多溫域多功系統，包含一冷凍空調系統、一暖液除霜輔助系統、一過熱度調整儲液模組、一熱回收系統、一多溫域出水系統及一循環用水輔助系統；由冷凍空調系統將冷媒送至暖液除霜輔助系統以進行除霜；過熱度調整儲液模組用以控制冷媒之溫度；熱回收系統用以控制熱回收；多溫域出水系統用以控制水溫，使形成不同溫度的水；循環用水輔助系統用以控制水循環，循環用水輔助系統與熱回收系統形成一迴路，水可在循環用水輔助系統與熱回收系統之間循環。

為使 貴審查委員對於本發明有更進一步之了解與認同，茲配合圖示詳細說明如后。

1‧‧‧具可控複合型冷凍空調節能模組之多溫域多功系統

10‧‧‧暖液除霜輔助系統

11‧‧‧溫度控制閥

12‧‧‧熱交換器

13‧‧‧除霜控制閥

131‧‧‧分歧管路

14‧‧‧第一蒸發器

15‧‧‧第一蒸發壓力調整閥

20‧‧‧過熱度調整儲液模組

21‧‧‧第一容器

22‧‧‧第二容器

30‧‧‧熱回收系統

32‧‧‧熱回收自動控制器

33‧‧‧第一管路

34‧‧‧第二管路

35‧‧‧第三管路

36‧‧‧第四管路

37‧‧‧第一冷凝器

38‧‧‧第一凝縮壓力調整閥

39‧‧‧第二凝縮壓力調整閥

40‧‧‧多溫域出水系統

41‧‧‧供水設備

42‧‧‧預冷容器

43‧‧‧冰水容器

44‧‧‧控制閥組件

441、442、443‧‧‧控制閥

46‧‧‧熱回收器

48‧‧‧熱交換器

50‧‧‧循環用水輔助系統

51‧‧‧預熱容器

52‧‧‧絕熱保溫容器

53‧‧‧熱水泵

54‧‧‧水位開關

55A‧‧‧第一控制閥

55B‧‧‧第二控制閥

55C‧‧‧第三控制閥

55D‧‧‧第四控制閥

56A‧‧‧第一溫度控制器

56B‧‧‧第二溫度控制器

56C‧‧‧第三溫度控制器

60‧‧‧冷凍空調系統

61‧‧‧壓縮機組

62‧‧‧第二冷凝器

63‧‧‧膨脹裝置組

64‧‧‧第二蒸發器

65‧‧‧第二蒸發壓力調整閥

圖1為本發明實施例之方塊圖。

圖2為本發明之冷凍空調系統實施例之架構示意圖。

圖3為本發明之暖液除霜輔助系統實施例之架構示意圖。

圖4為本發明之過熱度調整儲液模組實施例之架構示意圖。

圖5為本發明之熱回收系統實施例之架構示意圖。

圖6為本發明之多溫域出水系統實施例之架構示意圖。

圖7為本發明之過熱度調整儲液模組實施例之架構示意圖。

以下將參照隨附之圖式來描述本發明為達成目的所使用的技術手段與功效，而以下圖式所列舉之實施例僅為輔助說明，以利貴審查委員瞭解，但本發明之技術手段並不限於所列舉圖式。

請參閱圖1所示，本發明提供之具可控複合型冷凍空調節能模組之多溫域多功系統1，其包含有一暖液除霜輔助系統10、一過熱度調整儲液模組20、一熱回收系統30、一多溫域出水系統40、一循環用水輔助系統50以及一冷凍空調系統60。

首先請參閱圖2所示冷凍空調系統60實施例之架構示意圖。冷凍空調系統60包含有一壓縮機組61、一第二冷凝器62、一膨脹裝置組63、第二蒸發器64以及一第二蒸發壓力調整閥65。壓縮機 組61可由單一壓縮機或多個壓縮機構成。膨脹裝置組63可由至少二個膨脹閥構成。壓縮機組61可將冷媒(圖中未示出)送入第二冷凝器62、膨脹裝置組63、第二蒸發器64。第二蒸發壓力調整閥65設置於第二蒸發器64與過熱度調整儲液模組20之間，用以調整進入過熱度調整儲液模組20之冷媒之壓力，但可依實際所需而決定是否設置第二蒸發壓力調整閥65。

請參閱圖3所示暖液除霜輔助系統10實施例之架構示意圖。暖液除霜輔助系統10包含有一溫度控制閥11、一熱交換器12、一除霜控制閥13、一第一蒸發器14以及一第一蒸發壓力調整閥15。溫度控制閥11連接於壓縮機組61之出口端。熱交換器12設置於溫度控制閥11與除霜控制閥13之間，熱交換器12可為一氣冷式熱交換器或水冷式熱交換器或任一種形式熱交換器。除霜控制閥13連接於第一蒸發器14，第一蒸發器14連接於蒸發壓力調整閥15，蒸發壓力調整閥15則連接於過熱度調整儲液模組20。

暖液除霜輔助系統10可用以控制除霜，暖液除霜輔助系統10之工作原理為，當開始除霜時，除霜控制閥13打開，大部分冷媒可經由分歧管路131流入第一蒸發器14，因此可利用熱的液態的冷媒流入第一蒸發器14來除霜。

當分歧管路131之溫度低於某一設定值時，則溫度控制閥11會打開，使高壓熱氣冷媒進入分歧管路131，以提高原先的液態冷媒溫度，達到除霜效果。若當偵測到除霜控制閥13之前溫度高到達一第二預定溫度時，則馬上關閉溫度控制閥11。

由於在分歧管路131和壓縮機組61出口之間的適當位置適度加上熱交換器12，因此可使高壓熱氣冷媒的溫度不致過高。而第一蒸發壓力調整閥15則可調整進入過熱度調整儲液模組20之蒸發冷媒之壓力。但可依實際所需而決定是否設置第一蒸發壓力調整閥15。

請參閱圖4所示過熱度調整儲液模組20實施例之架構示意圖。過熱度調整儲液模組20包含有一第一容器21以及一第二容器22，第二容器22設置於第一容器21內，第一容器21連通一第 一冷凝器37(屬於熱回收系統30之部分構件)之出口與膨脹裝置組63之入口。第二容器22連通於壓縮機組61之入口端與第一蒸發器14之出口端。第一容器21可提供高溫冷媒進入，第二容器22則提供低溫冷媒進入。

過熱度調整儲液模組20可用以控制冷媒之溫度，過熱度調整儲液模組20之工作原理為，由於除霜且同時流量突然增大時，為了避免產生液壓縮的情形，因此在壓縮機61入口端設置過熱度調整儲液模組20，利用第一容器21的高溫冷媒，使第二容器22的低溫冷媒溫度提高，以保持第一蒸發器14出口到壓縮機組61之入口端前之過熱度，不致產生液壓縮。

當低溫運轉而產生冷媒回流時，低溫冷媒會先進入第二容器22底部，而被第一容器21吸收冷度而急速蒸發為過熱氣體，再送回壓縮機組61，如此可避免液壓縮而撞斷壓縮機組61之連桿和閥片。此外，過熱度調整儲液模組20本身即具有省電作用。

請參閱圖5所示熱回收系統30實施例之架構示意圖。熱回收系統30包含有一熱回收自動控制器32，其具有一第一管路33、一第二管路34、一第三管路35、一第四管路36、一第一冷凝器37、一第一凝縮壓力調整閥38以及一第二凝縮壓力調整閥39。第一管路33連接於壓縮機組61之出口端，第二管路34連接於一熱回收器46(屬於多溫域出水系統40之部分構件)，第三管路35連接於第一冷凝器37，第四管路36連接於壓縮機組61之入口端，第一凝縮壓力調整閥38設置於第一冷凝器37與過熱度調整儲液模組20之間。第二凝縮壓力調整閥39設置於熱回收自動控制器32與過熱度調整儲液模組20之間。

熱回收系統30可用以控制熱回收，熱回收系統30之工作原理為，當開始進行熱回收時，熱回收自動控制器32便會打開第二管路34，大部分冷媒，尤其是熱的冷媒，會經由第二管路34流入熱回收器46以進行熱回收。

當熱水儲存槽(亦即圖7所示絕熱保溫容器52)之熱水達到設定溫度時，熱回收自動控制器32便會打開第三管路35，大部分 冷媒，尤其是熱的冷媒，集會經由第三管路35流入第一冷凝器37以進行散熱。

在進行上述切換時，如果冷媒流量突然增大，則熱回收自動控制器32會自動地將壓力由第四管路36排到低壓側。

利用熱回收自動控制器32，即可導引使壓縮機組61出口的冷媒熱液完全流入熱回收器46，除可保證於壓縮機組61運轉下可持續熱回收，且冷媒熱液可完全在熱回收器46進行熱交換，效率較好，也可改善暖液除霜於氣溫太低時不易除霜的問題。

請參閱圖6所示多溫域出水系統實施例之架構示意圖。多溫域出水系統40包含有一供水設備41、一預冷容器42、一冰水容器43、一控制閥組件44、一熱回收器46以及一熱交換器48。供水設備41可供應水，預冷容器42用以承接由該供水設備41送出的水，冰水容器43連接於預冷容器42，控制閥組件44連接於供水設備41、絕熱保溫容器52與冰水容器43，熱回收器46連接於供水設備41與預熱容器51，熱交換器48設置於預冷容器42與供水設備41之間。由於多溫域出水系統40搭配暖液除霜輔助系統10、循環用水輔助系統50、冷凍空調系統60使用，因此於圖6顯示出暖液除霜輔助系統10之第一蒸發器14及第一蒸發壓力調整閥15、循環用水輔助系統50之預熱容器51、絕熱保溫容器52及熱水泵53，以及冷凍空調系統60之壓縮機組61、膨脹裝置組63、第二蒸發器64及第二蒸發壓力調整閥65。

多溫域出水系統40可用以控制水溫，多溫域出水系統40之工作原理為，冷媒由壓縮機組61流出後流入熱回收器46，冷媒由熱回收器46流出之後，再流入膨脹裝置組63，由於膨脹裝置組63具有至少二個膨脹閥(圖中未釋出)，因此可以將高壓冷媒降為不同的低壓冷煤，再分別流入第一蒸發器14和第二蒸發器64，再分別經過第一蒸發壓力調整閥15、第二蒸發壓力調整閥65後流入過熱度調整儲液模組20，而後再回到壓縮機組61。

其中，供水設備41的水流經熱回收器46變成熱水，流至預熱容器51，再到絕熱保溫容器52(可加熱到現場所需溫度)。若 供水設備41的水流經熱交換器46變成冰水，則流至預冷容器42，再到冰水容器43(可降溫到現場所需溫度)。上述產生之熱水、冰水，以及由供水設備41所供應之常溫水，可分別由控制閥組件44之控制閥441、442、443控制流入所需的應用環境中。

請參閱圖7所示過熱度調整儲液模組實施例之架構示意圖。循環用水輔助系統50包含有一預熱容器51、一絕熱保溫容器52、一熱水泵53、一水位開關54、一第一控制閥55A、一第二控制閥55B、一第三控制閥55C、一第四控制閥55D、一第一溫度控制器56A、一第二溫度控制器56B以及一第三溫度控制器56C。預熱容器51連接於熱回收器46。熱水泵53設置於預熱容器51與熱回收器46之間。水位開關54設置於第一溫度控制器56A與絕熱保溫容器52之間，用以量測絕熱保溫容器52之水位。第一控制閥55A設置於預熱容器51與熱水泵53之間，第二控制閥55B設置於預熱容器51與絕熱保溫容器52之間，第三控制閥55C設置於熱回收器46與絕熱保溫容器52之間，第四控制閥55D設置於預熱容器51與熱回收器46之間，第一溫度控制器56A設置於預熱容器51與第一控制閥55A之間，第二溫度控制器56B設置於第一控制閥55A與熱水泵53之間，第三溫度控制器56C設置於第三控制閥55C與第四控制閥55D之間。

循環用水輔助系統50可用以控制水循環，循環用水輔助系統50之工作原理為，供水設備41的水先流入熱回收器46和第二冷凝器62作熱交換作預熱，預熱水流入預熱容器51，預熱容器51可保溫，當預熱容器51的水到達第一溫度控制器56A的設定值時，則第一控制閥55A、第二控制閥55B打開，預熱容器51的水則會流入絕熱保溫容器52。

當第一控制閥55A開啟，第二控制閥55B關閉時，只有預熱容器51的水會循環。

當第一控制閥55A關閉，第二控制閥55B關閉時，預熱容器51的水和絕熱保溫容器52的水都不會循環。

當第一控制閥55A關閉，第二控制閥55B開啟，熱回收器51 的水溫高於第三溫度控制器56C之溫度時，則絕熱保溫容器52的水會循環，而預熱容器51的水則不會循環，直到水的溫度高於第二溫度控制器56B的溫度時，絕熱保溫容器52的水才會停止循環。以達到具有高低溫域熱水，低溫域循環用水輔助輔助節能的效果。

請再參閱圖1所示，經由上述對於各個架構之詳細說明，可歸納出本發明所提供之具可控複合型冷凍空調節能模組之多溫域多功系統1之暖液除霜輔助系統10、過熱度調整儲液模組20、熱回收系統30、多溫域出水系統40、循環用水輔助系統50以及冷凍空調系統60間之相互關聯性，以及本發明所提供之具可控複合型冷凍空調節能模組之多溫域多功系統1之主要的工作原理如下：由冷凍空調系統60將冷媒送至暖液除霜輔助系統10(路徑P1)，以供暖液除霜輔助系統10使用進行除霜；冷媒再被送入熱回收系統30(路徑P2)，由熱回收系統30將冷媒分別送至第一冷凝器37及熱回收器46(如圖5所示)；通過第一冷凝器37之冷媒被送入過熱度調整儲液模組20(路徑P3)，由過熱度調整儲液模組20調整冷媒溫度並產生冷凝氣，而冷凝氣會被送回冷凍空調系統60(路徑P4)，再經由冷凍空調系統60之第二蒸發器64送入多溫域出水系統40(路徑P5)。至於通過熱回收器46的冷媒則可進行熱回收再送入多溫域出水系統40(路徑P6)。

至於多溫域出水系統40中的水，則可被處理成不同溫度的水，例如，熱水、冰水及常溫水，以供不同情況所需。

至於循環用水輔助系統50則是與熱回收系統30搭配形成一循環迴路，循環用水輔助系統50具有節能作用，而熱回收系統30可製造熱水，水可於循環用水輔助系統50與熱回收系統30循環作用(路徑P7、P8)。

綜上所述，本發明所提供之具可控複合型冷凍空調節能模組之多溫域多功系統，運用冷凝器末端液管區之冷媒加上經過暖液除霜輔助系統不同的控制策略來改善習知熱液除霜方式的問題，其控制的方式乃使用熱交換器及溫度控制閥來達成。並且在壓縮 機組前設置一過熱度調整儲液模組，防止液壓縮。而在壓縮機組出口設有熱回收用自動控制閥，使桶槽水溫保持設定值的溫度上限，能節省電熱的耗電、運轉時的耗電及廢熱回收且可保持桶槽恆溫。而應用熱回收器及熱交換器來使冷凍冷藏系統和給水設備合而為一，所使用到的技術是由供水設備經過熱交換器和冷空氣熱交換製造冰水。而所供給的水經過熱回收器和冷凝器及加熱器作熱交換而製造熱水。冰水流入預冷容器來保冷，冷水、熱水、冰水最後由控制閥來控制輸出。利用控制預熱容器水循環來提高節電效能，同時具有回收廢熱再利用，達到節約及環保之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍；故，凡依本發明申請專利範圍及說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧具可控複合型冷凍空調節能模組之多溫域多功系統

10‧‧‧暖液除霜輔助系統

20‧‧‧過熱度調整儲液模組

30‧‧‧熱回收系統

40‧‧‧多溫域出水系統

50‧‧‧循環用水輔助系統

60‧‧‧冷凍空調系統

P1~P8‧‧‧路徑

Claims (10)

1. 一種具可控複合型冷凍空調節能模組之多溫域多功系統，其包含有：一冷凍空調系統；一暖液除霜輔助系統，用以控制除霜，該冷凍空調系統將冷媒送至暖液除霜輔助系統；一過熱度調整儲液模組，用以控制該冷媒之溫度；一熱回收系統，用以控制熱回收，該冷媒由該暖液除霜輔助系統流出後，再被送入該熱回收系統；一多溫域出水系統，用以控制水溫，使形成至少二種不同溫度的水；以及一循環用水輔助系統，用以控制水循環，該循環用水輔助系統與該熱回收系統形成一迴路，水可在該循環用水輔助系統與該熱回收系統之間循環；由該熱回收系統將該冷媒分別送至該熱回收系統以及該多溫域出水系統，通過該熱回收系統之該冷媒被送入該過熱度調整儲液模組，該由過熱度調整儲液模組調整該冷媒之溫度並產生冷凝氣，再將該冷凝氣送回該冷凍空調系統，再經由該冷凍空調系統送入該多溫域出水系統，上述通過該多溫域出水系統之冷媒於該多溫域出水系統中進行熱回收，再被送入該多溫域出水系統。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具可控複合型冷凍空調節能模組之多溫域多功系統，其中，該冷凍空調系統包含有：一壓縮機組，其連接於該暖液除霜輔助系統，該過熱度調整儲液模組連通於該壓縮機組之入口端；一第二冷凝器，其連接於該壓縮機組；一膨脹裝置組，其連接於該第二冷凝器，該過熱度調整儲液模組連通於該膨脹裝置組之入口端；以及一第二蒸發器，其設置於該膨脹裝置組與該過熱度調整儲液模組之間，由該壓縮機組將冷媒送入該第二冷凝器、該膨脹裝 置組以及該第二蒸發器，再流入該過熱度調整儲液模組。
3. 如申請專利範圍第2項所述之具可控複合型冷凍空調節能模組之多溫域多功系統，其中，該第二蒸發器與該過熱度調整儲液模組之間設有一第二蒸發壓力調整閥，用以調整進入該過熱度調整儲液模組之冷媒之壓力。
4. 如申請專利範圍第1項所述之具可控複合型冷凍空調節能模組之多溫域多功系統，其中，該暖液除霜輔助系統包含有：一溫度控制閥，其連接於該冷凍空調系統；一除霜控制閥；一熱交換器，其設置於該溫度控制閥與該除霜控制閥之間；以及一第一蒸發器，其設置於該除霜控制閥與該過熱度調整儲液模組之間，該過熱度調整儲液模組連通於該第一蒸發器之出口端。
5. 如申請專利範圍第4項所述之具可控複合型冷凍空調節能模組之多溫域多功系統，其中，該第一蒸發器與該過熱度調整儲液模組之間設有一第一蒸發壓力調整閥。
6. 如申請專利範圍第1項所述之具可控複合型冷凍空調節能模組之多溫域多功系統，其中，該過熱度調整儲液模組包含有：一第一容器，其連通於該熱回收系統與該冷凍空調系統；以及一第二容器，其連通於該冷凍空調系統與該暖液除霜輔助系統，該第二容器設置於該第一容器內。
7. 如申請專利範圍第1項所述之具可控複合型冷凍空調節能模組之多溫域多功系統，其中，該熱回收系統包含有：一熱回收自動控制器；一第一管路，其連接於該熱回收自動控制器與該冷凍空調系統；一第二管路，其連接於該熱回收自動控制器與該多溫域出水系統； 一第三管路，其連接於該熱回收自動控制器；一第四管路，其連接於該熱回收自動控制器與該冷凍空調系統；一第一冷凝器，其出口端連接於該過熱度調整儲液模組，該第三管路連接於該第一冷凝器；該熱回收系統將該冷媒送至該第一冷凝器，通過該第一冷凝器之該冷媒被送入該過熱度調整儲液模組，該由過熱度調整儲液模組調整該冷媒之溫度並產生冷凝氣，再將該冷凝氣送回該冷凍空調系統。 一第一凝縮壓力調整閥，設置於該第一冷凝器與該過熱度調整儲液模組之間；以及一第二凝縮壓力調整閥，設置於該熱回收自動控制器與該過熱度調整儲液模組之間。
8. 如申請專利範圍第1項所述之具可控複合型冷凍空調節能模組之多溫域多功系統，其中，該多溫域出水系統包含有：一供水設備，用以供應水；一熱回收器，其連接於該供水設備與該循環用水輔助系統，該熱回收系統將該冷媒送至該熱回收器進行熱回收，該冷媒再被送入該多溫域出水系統；一預冷容器，用以承接由該供水設備送出的水；一熱交換器，設置於該預冷容器與該供水設備之間；一冰水容器，其連接於該預冷容器；以及一控制閥組件，其連接於該供水設備、該冰水容器與該循環用水輔助系統。
9. 如申請專利範圍第1項所述之具可控複合型冷凍空調節能模組之多溫域多功系統，其中，該循環用水輔助系統包含有：一預熱容器，其連接於該多溫域出水系統；一絕熱保溫容器，其連接於該預熱容器；一熱水泵，其連接於該預熱容器；一第一控制閥，其設置於該預熱容器與該熱水泵之間；一第二控制閥，其設置於該預熱容器與該絕熱保溫容器之 間；一第三控制閥，其設置於該多溫域出水系統與該絕熱保溫容器之間；一第四控制閥，其設置於該預熱容器與該熱回收器之間；一第一溫度控制器，其設置於該預熱容器與該第一控制閥之間；一第二溫度控制器，其設置於該第一控制閥與該熱水泵之間；以及一第三溫度控制器，其設置於該第三控制閥與該第四控制閥之間。
10. 如申請專利範圍第9項所述之具可控複合型冷凍空調節能模組之多溫域多功系統，其中，該絕熱保溫容器具有一水位開關，其係設置於該第一溫度控制器與該絕熱保溫容器之間。