專利名稱：冷卻系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種使用載冷劑的冷卻系統(tǒng)。
背景技術：
以往，公知的冷卻系統(tǒng)具備具有壓縮機、冷凝器及膨脹閥的制冷劑回路；具有泵和冷卻器的載冷劑回路；以及由制冷劑回路和載冷劑回路所共有的第一熱交換器。
該冷卻系統(tǒng)，通過于第一熱交換器中在流經(jīng)制冷劑回路的膨脹閥下游側的制冷劑、和流經(jīng)載冷劑回路的冷卻器下游側的載冷劑之間進行熱交換，來冷卻載冷劑。通過向冷卻器供給冷卻后的載冷劑，來將設置有冷卻器的設備例如陳列柜中所容納的商品冷卻。
雖然使用載冷劑的冷卻系統(tǒng)是應近年來無氟化或省氟化的要求而提出的冷卻系統(tǒng)，但由于需要使載冷劑在載冷劑回路中循環(huán)，所以與以前的直膨式冷卻系統(tǒng)相比，能量消耗大。換言之，如果能加以改進使其能量消耗降低，則可實現(xiàn)與直膨式冷卻系統(tǒng)相等或更少的運行成本而提高其廣泛應用性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種通過降低系統(tǒng)運轉時的能量消耗而可以實現(xiàn)運行成本節(jié)約的冷卻系統(tǒng)。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)具備制冷劑回路，具有壓縮機、冷凝器和膨脹閥；載冷劑回路，具有冷卻器和用于使載冷劑循環(huán)的泵；第一熱交換器，由制冷劑回路和載冷劑回路共有，并且，用于在流經(jīng)制冷劑回路的膨脹閥下游側的制冷劑和流經(jīng)載冷劑回路的冷卻器下游側的載冷劑之間進行熱交換；以及第二熱交換器，設置在冷卻器和第一熱交換器之間，用于與外部空氣進行熱交換。
該冷卻系統(tǒng)，在例如外部空氣溫度低的冬季等時，由第二熱交換器在載冷劑和外部空氣之間進行熱交換，以冷卻載冷劑。通過利用外部空氣來冷卻載冷劑，冷卻系統(tǒng)可降低壓縮機等的運轉率。通過降低壓縮機等的運轉率，冷卻系統(tǒng)可降低系統(tǒng)運轉時的能量消耗。因此，通過降低冷卻系統(tǒng)在系統(tǒng)運轉時的能量消耗，可實現(xiàn)運行成本的節(jié)約。
本發(fā)明的上述目的及其它目的、特征和優(yōu)點將通過以下說明和附圖變得明了。


圖1是本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)的整體構成圖。
圖2是表示圖1所示冷卻系統(tǒng)的控制的流程圖。
圖3是圖1所示冷卻系統(tǒng)的動作說明圖。
圖4是圖1所示冷卻系統(tǒng)的動作說明圖。
圖5是圖1所示冷卻系統(tǒng)的動作說明圖。
圖6是圖1所示冷卻系統(tǒng)的另一方式的整體構成圖。
圖7是圖1所示冷卻系統(tǒng)的又一方式的整體構成圖。
圖8是圖1所示冷卻系統(tǒng)的動作說明圖。
具體實施例方式
圖1至圖5表示本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式。
參照圖1及圖2來說明使用載冷劑的冷卻系統(tǒng)的構成。冷卻系統(tǒng)具有制冷劑回路10、載冷劑回路20和第一熱交換器30。
制冷劑回路10具有壓縮機11、冷凝器12和膨脹閥13，制冷劑以壓縮機11→冷凝器12→膨脹閥13→第一熱交換器30→壓縮機11的順序循環(huán)。冷凝器12具有第一送風機12a。該第一送風機12a使外部空氣強制接觸冷凝器12。制冷劑回路10中所使用的制冷劑是氟利昂或非氟利昂(例如，氨)等。
載冷劑回路20具有泵21、冷卻器22和用于與外部空氣進行熱交換的第二熱交換器23。該載冷劑回路20的載冷劑以泵21→冷卻器22→第二熱交換器23→第一熱交換器30→泵21的順序循環(huán)。載冷劑回路20中所使用的載冷劑是例如氯化鈣溶液等。
泵21設于第一熱交換器30和冷卻器22之間，使載冷劑在載冷劑回路20中循環(huán)。在泵21和冷卻器22之間設有第一電磁閥21a。
冷卻器22使容納有商品等的陳列柜22b內(nèi)冷卻。冷卻器22設于泵21和第二熱交換器23之間，并設置于陳列柜22b內(nèi)。冷卻器22具有用于促進陳列柜22b內(nèi)的冷卻的第二送風機22a。
第二熱交換器23設于冷卻器22和第一熱交換器30之間。第二熱交換器23具有第三送風機23b。該第三送風機23b使外部空氣強制接觸第二熱交換器23。此外，與第二熱交換器23并聯(lián)地設有旁通路24。再有，在第二熱交換器23的上游設有第二電磁閥23a，作為切換載冷劑循環(huán)的機構。旁通路24上設有第三電磁閥24a，作為切換載冷劑循環(huán)的機構。第二電磁閥23a和第三電磁閥24a將載冷劑循環(huán)路徑切換到第二熱交換器23和旁通路24中的一方。
第一熱交換器30由制冷劑回路10和載冷劑回路20共有。第一熱交換器30在流經(jīng)制冷劑回路10的膨脹閥13下游側的制冷劑、和流經(jīng)載冷劑回路20的冷卻器22下游側的載冷劑之間進行熱交換。該第一熱交換器30在制冷劑回路10中設于膨脹閥13和壓縮機11之間，在載冷劑回路20中設于第二熱交換器23和冷卻器22之間。
以上那樣構成的冷卻系統(tǒng)中，制冷劑回路10、第一熱交換器30、泵21、第二熱交換器23、各電磁閥23a、24a和第三送風機23b設置于室外(參照圖1所示的由雙點劃線包圍的區(qū)域)。此外，冷卻系統(tǒng)中，具有冷卻器22及第二送風機22a的陳列柜22b、和第一電磁閥21a設置于室內(nèi)。
接著，說明圖1所示冷卻系統(tǒng)的控制系統(tǒng)構成。
控制器40包括微型計算機及各種驅動器等。控制器40中存儲有用于在運轉切換時進行判斷的溫度、即兩個規(guī)定外部空氣溫度T1、T2(T1＞T2)等。此外，控制器40根據(jù)由省略圖示的溫度傳感器檢測到的外部空氣溫度T，來控制壓縮機11、第一送風機12a、膨脹閥13、泵21、第二送風機22a、第三送風機23b及各電磁閥21a、23a、24a。
下面，圖2中的流程圖說明了冷卻系統(tǒng)的控制。
首先，判斷外部空氣溫度T是否為規(guī)定外部空氣溫度T1以上，例如判斷外部空氣溫度T是否為5℃以上(步驟S1)。該規(guī)定外部空氣溫度T1，是在例如想要將陳列柜22b的庫內(nèi)溫度維持在5℃的情況下，以該陳列柜22b的庫內(nèi)溫度為基準設定的溫度。
在步驟S1中判斷為外部空氣溫度T為規(guī)定外部空氣溫度T1以上的情況下，冷卻系統(tǒng)進行通常運轉(步驟S2)。
這里，對于步驟S2中的通常運轉，參照圖3進行說明。通常運轉時的冷卻系統(tǒng)，打開第一電磁閥21a和第三電磁閥24a，關閉第二電磁閥23a，來使載冷劑經(jīng)旁通路24循環(huán)(參照圖3中的實線箭頭)。制冷劑回路10中，在由控制器40將壓縮機11的功率控制為最大的狀態(tài)下使制冷劑循環(huán)(參照圖3中的虛線箭頭)。載冷劑回路20中，由控制器40停止第三送風機23b的運轉，并且，將泵21的循環(huán)量控制為最大，在這一狀態(tài)下使載冷劑循環(huán)。于是，在第一熱交換器30中，在經(jīng)旁通路24循環(huán)后的載冷劑和經(jīng)制冷劑回路10循環(huán)的制冷劑之間進行熱交換。通過將在第一熱交換器30中熱交換后的載冷劑供給到陳列柜22b內(nèi)的冷卻器22，來冷卻容納于陳列柜22b內(nèi)的商品。
在步驟S1中判斷為外部空氣溫度T不是規(guī)定外部空氣溫度T1以上的情況下，判斷外部空氣溫度T是否為規(guī)定外部空氣溫度T2以上且不足規(guī)定外部空氣溫度T1，例如外部空氣溫度T是否為0℃以上且不足5℃(步驟S3)。
在步驟S3中判斷為外部空氣溫度T為規(guī)定外部空氣溫度T2以上且不足規(guī)定外部空氣溫度T1的情況下，冷卻系統(tǒng)運行輕負荷運轉(步驟S4)。
這里，對于步驟S4中的輕負荷運轉，參照圖4進行說明。輕負荷運轉時的冷卻系統(tǒng)，打開第一電磁閥21a和第二電磁閥23a，關閉第三電磁閥24a。制冷劑回路10中，在由控制器40將壓縮機11的功率控制為通常運轉時的一半左右的狀態(tài)下，使制冷劑循環(huán)(參照圖4中的虛線箭頭)。載冷劑回路20中，由控制器40將泵21的循環(huán)量控制為通常運轉時的三分之二左右，并且將第三送風機23b的風量控制為最大，在這一狀態(tài)下使載冷劑循環(huán)(參照圖4中的實線箭頭)。于是，在第二熱交換器23中，在載冷劑和外部空氣之間進行熱交換。進而，在第一熱交換器30中，在載冷劑和經(jīng)制冷劑回路10循環(huán)的制冷劑之間進行熱交換。通過將在第二熱交換器23和第一熱交換器30中進行了熱交換的載冷劑供給到陳列柜22b內(nèi)的冷卻器22，來將容納于陳列柜22b內(nèi)的商品冷卻。
在步驟S3中判斷為外部空氣溫度T不是規(guī)定外部空氣溫度T2以上且不足規(guī)定外部空氣溫度T1的情況下，判斷外部空氣溫度T是否不足規(guī)定外部空氣溫度T2，例如判斷外部空氣溫度T是否不足0℃(步驟S5)。
在步驟S5中判斷為外部空氣溫度T不足規(guī)定外部空氣溫度T2的情況下，冷卻系統(tǒng)僅進行載冷劑回路20的單獨運轉(步驟S6)。
這里，對步驟S6中的單獨運轉，參照圖5進行說明。單獨運轉時的冷卻系統(tǒng)，打開第一電磁閥21a和第二電磁閥23a，關閉第三電磁閥24a。制冷劑回路10中，由控制器40停止壓縮機11的運轉，從而停止制冷劑的循環(huán)。載冷劑回路20中，由控制器40將泵21的循環(huán)量控制為通常運轉時的一半左右，并且，將第三送風機23b的風量控制為通常運轉時的一半左右，在該狀態(tài)下使載冷劑循環(huán)(參照圖5中的實線箭頭)。于是，在第二熱交換器23中，在載冷劑和外部空氣之間進行熱交換。通過將在第二熱交換器23中進行了熱交換的載冷劑供給到陳列柜22b內(nèi)的冷卻器22，來將容納于陳列柜22b內(nèi)的商品冷卻。此外，冷卻系統(tǒng)通過將第三送風機23b的風量控制為通常運轉時的一半左右，來防止第二熱交換器23被過度冷卻。
另外，在外部空氣溫度T為比規(guī)定外部空氣溫度T2低很多的溫度，例如是-5℃或-10℃以下的情況下，即使在使第三送風機23b停止的狀態(tài)下也能在第二熱交換器23中進行充分的熱交換。
根據(jù)上述冷卻系統(tǒng)，通過第二熱交換器23在載冷劑和外部空氣之間進行熱交換來冷卻載冷劑。通過利用外部空氣來冷卻載冷劑，冷卻系統(tǒng)可降低壓縮機11等的運轉率。通過降低壓縮機11等的運轉率，冷卻系統(tǒng)可降低系統(tǒng)運轉時的能量消耗。因此，冷卻系統(tǒng)通過降低系統(tǒng)運轉時的能量消耗，可以實現(xiàn)運行成本的節(jié)約。
即，在輕負荷運轉時，冷卻系統(tǒng)中，由控制器40控制壓縮機11以使其功率下降，并且，控制泵21以使循環(huán)量下降。通過控制壓縮機11和泵21，冷卻系統(tǒng)可降低系統(tǒng)運轉時載冷劑回路20的能量消耗。
單獨運轉時，完全停止壓縮機11的運轉。通過完全停止壓縮機11的運轉，冷卻系統(tǒng)可使制冷劑回路10的能量消耗為0。此外，冷卻系統(tǒng)中，由控制器40控制泵21以使循環(huán)量下降。通過控制泵21，冷卻系統(tǒng)可降低系統(tǒng)運轉時載冷劑回路20的能量消耗。再有，冷卻系統(tǒng)中，由控制器40控制第三送風機23b以使風量下降。通過控制第三送風機23b，冷卻系統(tǒng)能進一步降低系統(tǒng)運轉時載冷劑回路20的能量消耗，并且能防止第二熱交換器23被過度冷卻。通過防止第二熱交換器23的過度冷卻，冷卻系統(tǒng)在可抑制經(jīng)第二熱交換器23循環(huán)的載冷劑的粘度下降，并且可防止載冷劑回路20中的載冷劑循環(huán)速度下降。
此外，第二熱交換器23具有第三送風機23b，從而能在第二熱交換器23中促進載冷劑和外部空氣之間的熱交換。通過在第二熱交換器23中促進載冷劑和外部空氣之間的熱交換，冷卻系統(tǒng)可有效地進行經(jīng)第二熱交換器23循環(huán)的載冷劑的熱交換。
再有，通過將第二熱交換器23設于室外，冷卻系統(tǒng)可在與外部空氣之間可靠地進行熱交換。
進而，通過將制冷劑回路10設于室外，經(jīng)制冷劑回路10循環(huán)的制冷劑不會泄漏到室內(nèi)。這樣，即使冷卻系統(tǒng)的制冷劑具有可燃性或毒性或刺激性氣味，也能避免對室內(nèi)的人等產(chǎn)生不良影響。
另外，由于冷卻系統(tǒng)具有電磁閥23a、24a，所以冷卻系統(tǒng)可以使載冷劑流通到第二熱交換器23和旁通路24中的一方。這樣，冷卻系統(tǒng)可根據(jù)外部空氣溫度T來選擇是否使用第二熱交換器23。
圖6表示本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方式。此外，與圖1～圖5中所示冷卻系統(tǒng)相同的構成部分用相同附圖標記表示，省略其說明。
圖6所示的使用載冷劑的冷卻系統(tǒng)與圖1～圖5中所示冷卻系統(tǒng)的不同之處在于具有三通閥33a，以便將載冷劑循環(huán)的路徑切換至第二熱交換器23和旁通路24中的一方。該冷卻系統(tǒng)的其它作用與效果與圖1～圖5中所示冷卻系統(tǒng)相同。
圖7是本發(fā)明的又一優(yōu)選實施方式。此外，與圖1～圖5中所示冷卻系統(tǒng)相同的構成部分用相同附圖標記表示，省略其說明。
圖7所示的冷卻系統(tǒng)在僅將第二熱交換器23設于室外(參照圖7所示的雙點劃線包圍區(qū)域)這點上，與圖1～圖5中所示冷卻系統(tǒng)不同。該冷卻系統(tǒng)的其它作用與效果與圖1～圖5中所示冷卻系統(tǒng)相同。
此外，在上述實施方式中，在由控制器40進行運轉切換時用來進行判斷的溫度，也可以是通過冷卻器22后的載冷劑溫度。例如，在通過冷卻器22后的載冷劑溫度比外部空氣溫度T高的情況下，冷卻系統(tǒng)打開第一電磁閥21a和第二電磁閥23a，關閉第三電磁閥24a。這樣，在使載冷劑經(jīng)第二熱交換器23循環(huán)后，在第二熱交換器23中進行外部空氣和載冷劑之間的熱交換。而且，將在第二熱交換器23中熱交換后的載冷劑輸入到冷卻器22。此外，例如，在通過冷卻器22后的載冷劑溫度比外部空氣溫度T低的情況下，冷卻系統(tǒng)打開第一電磁閥21a和第三電磁閥24a，并關閉第二電磁閥23a。這樣，在使載冷劑經(jīng)旁通路24循環(huán)后，將未在第二熱交換器23中進行熱交換的載冷劑送入冷卻器22。
此外，在上述實施方式中，例示了將載冷劑循環(huán)路徑切換至第二熱交換器23和旁通路24中的一方的方法，但并不限于此。例如，也可以如圖8所示，冷卻系統(tǒng)打開第二電磁閥23a及第三電磁閥24a這兩者，使載冷劑向第二熱交換器23和旁通路24兩方分流。該冷卻系統(tǒng)中，通過調(diào)整經(jīng)第二熱交換器23和旁通路24循環(huán)的載冷劑各自的流量，可控制由第二熱交換器23進行的載冷劑冷卻。此外，該冷卻系統(tǒng)中，經(jīng)第二熱交換器23和旁通路24循環(huán)的載冷劑在第一熱交換器30的上游側合流。通過載冷劑的合流，將具有溫度差的載冷劑混合。通過使具有溫度差的載冷劑混合，在冷卻系統(tǒng)中可抑制載冷劑的粘度下降，并且可防止載冷劑回路20中的載冷劑循環(huán)速度下降。
本說明書中記載的優(yōu)選實施方式僅是例示性實施方式，而并不是對本發(fā)明進行限定。本發(fā)明的范圍由附加的權利要求表示，落入這些權利要求范圍內(nèi)的全部變形例皆包含于本發(fā)明中。
權利要求
1.一種冷卻系統(tǒng)，其特征在于，具備制冷劑回路，具有壓縮機、冷凝器和膨脹閥；載冷劑回路，具有冷卻器和用于使載冷劑循環(huán)的泵；第一熱交換器，由制冷劑回路和載冷劑回路共有，并且，用于在流經(jīng)制冷劑回路的膨脹閥下游側的制冷劑和流經(jīng)載冷劑回路的冷卻器下游側的載冷劑之間進行熱交換；以及第二熱交換器，設置在冷卻器和第一熱交換器之間，用于與外部空氣進行熱交換。
2.根據(jù)權利要求1所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，還具備用于使外部空氣強制接觸第二熱交換器的送風機。
3.根據(jù)權利要求1所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，制冷劑回路和第二熱交換器中，至少第二熱交換器設于室外。
4.根據(jù)權利要求1所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，載冷劑回路具備旁通路，與第二熱交換器并聯(lián)設置；和切換機構，用于切換循環(huán)，將載冷劑的循環(huán)路徑切換到第二熱交換器與旁通路中的至少一方。
5.根據(jù)權利要求1所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，還具備第一控制機構，所述第一控制機構如下進行控制在外部空氣溫度低于規(guī)定溫度的情況下，降低制冷劑回路的壓縮機功率。
6.根據(jù)權利要求1所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，還具備第二控制機構，所述第二控制機構如下進行控制在外部空氣溫度低于規(guī)定溫度的情況下，降低泵的循環(huán)量。
7.根據(jù)權利要求2所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，還具備第三控制機構，所述第三控制機構如下進行控制在外部空氣溫度低于規(guī)定溫度的情況下，降低送風機的風量。
8.根據(jù)權利要求4所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，還具備第一控制機構，所述第一控制機構如下進行控制在外部空氣溫度低于規(guī)定溫度的情況下，降低制冷劑回路的壓縮機功率。
9.根據(jù)權利要求4所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，還具備第二控制機構，所述第二控制機構如下進行控制在外部空氣溫度低于規(guī)定溫度的情況下，降低泵的循環(huán)量。
10.根據(jù)權利要求4所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，還具備用于使外部空氣強制接觸第二熱交換器的送風機。
11.根據(jù)權利要求5所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，還具備第二控制機構，所述第二控制機構如下進行控制在外部空氣溫度低于規(guī)定溫度的情況下，降低泵的循環(huán)量。
12.根據(jù)權利要求5所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，還具備用于使外部空氣強制接觸第二熱交換器的送風機。
13.根據(jù)權利要求6所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，還具備用于使外部空氣強制接觸第二熱交換器的送風機。
14.根據(jù)權利要求10、12、13中任一項所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，還具備第三控制機構，所述第三控制機構如下進行控制在外部空氣溫度低于規(guī)定溫度的情況下，降低送風機的風量。
全文摘要
本發(fā)明的使用載冷劑的冷卻系統(tǒng)具備制冷劑回路，具有壓縮機、冷凝器和膨脹閥；載冷劑回路，具有冷卻器和用于使載冷劑循環(huán)的泵；第一熱交換器，由制冷劑回路和載冷劑回路共有，并且，用于在流經(jīng)制冷劑回路的膨脹閥下游側的制冷劑和流經(jīng)載冷劑回路的冷卻器下游側的載冷劑之間進行熱交換；以及第二熱交換器，設置在冷卻器和第一熱交換器之間，用于與外部空氣進行熱交換。
文檔編號F25D17/02GK1912512SQ20061011483
公開日2007年2月14日 申請日期2006年8月8日 優(yōu)先權日2005年8月8日
發(fā)明者福田利行, 小林誠, 高田和昌 申請人:三電有限公司