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CN100419349C - 冷冻设备 - Google Patents

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CN100419349C CNB2005100628933A CN200510062893A CN100419349C CN 100419349 C CN100419349 C CN 100419349C CN B2005100628933 A CNB2005100628933 A CN B2005100628933A CN 200510062893 A CN200510062893 A CN 200510062893A CN 100419349 C CN100419349 C CN 100419349C
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Abstract

一种冷冻设备，其抑制蓄热运行时的热量损失。其具有：利用夜间电力驱动生成冷水和温水的热源用冷冻循环系统(101)、分别贮存在该热源用冷冻循环系统中产生的冷水和温水的第一冷温水蓄热装置(102)及第二冷温水蓄热装置(104)、利用贮存在第一冷温水蓄热装置(102)的温水的供热水装置、贮存在第二冷水蓄热装置(104)的冷水作为空调用冷冻循环系统(105)的一部分热源而利用的空调装置。

Description

冷冻设备
技术领域
本发明涉及冷冻设备，特别是具有利用夜间电力驱动的热源用冷冻循环系统的冷冻设备。
背景技术
一般，这样的冷冻设备已公开。即把压缩机、冷凝器、减压装置和蒸发器通过制冷剂配管顺序连接而构成冷冻循环系统，把该冷冻循环系统的蒸发器的热作为热源产生冷水，再把该冷水的热量贮存在冰蓄热槽中，在制冷运行时，可进行利用所述的冷水热量的蓄热制冷运行(参照专利文献1)。
(专利文献1)特开2002-130770号公报
但是，现有技术的构成中，在用于冰蓄热罐进行蓄热的蓄热运行时，冷凝器的热向外界放出，不能有效利用该热量。
不限于该技术，例如在热泵式的供热水设备等中也把冷冻循环系统的冷凝器的热作为热源，生成温水，在把该温水的热量贮存在贮热水槽中。此时在进行贮热水运行时，也存在蒸发器的热向外部放出，不能有效利用该热量的问题。
发明内容
在此，本发明的目的是解决上述现有技术中的问题，提供抑制蓄热运行时的热量损失的冷冻设备。
本发明的冷冻设备具有：利用夜间电力驱动生成冷水和温水的热源用冷冻循环系统、分别贮存该热源用冷冻循环系统中产生的冷水和温水的第一冷温水蓄热装置及第二冷温水蓄热装置、利用贮存在第一冷温水蓄热装置的冷水作为空调用冷冻循环系统的一部分热源的空调装置、利用贮存在第二冷温水蓄热装置的温水的供热水装置。
该冷冻设备还可以具有：热源用冷冻循环系统，其用制冷剂配管顺次连接第一压缩机、第一四通阀、第一热交换器、第一减压装置和第二热交换器，通过切换第一四通阀使第一热交换器起放热热源或吸热热源的作用，同时使第二热交换器起吸热热源或放热热源的作用；第一冷温水蓄热装置，其把第一热交换器通过水配管连接，在该第一热交换器起放热热源作用时贮存温水，在起吸热热源作用时贮存冷水；冷冻装置，其与该第一冷温水蓄热装置连接，在该第一冷温水蓄热装置贮存冷水时可进行利用该冷水过冷运行；第二冷温水蓄热装置，其把所述第二热交换器通过水配管连接，在该第二热交换器起放热热源作用时贮存温水，在起吸热热源作用时贮存冷水；空调用冷冻循环系统，其与第二冷温水蓄热装置连接，可进行利用贮存在该第二冷温水蓄热装置的冷水或温水的过冷却运行或加热制冷剂运行。
空调用冷冻循环系统用制冷剂配管顺次连接第二压缩机、第二四通阀、第三热交换器、与所述第二冷温水蓄热装置内的冷水或温水进行热交换的第四热交换器、第二减压装置和与使用空调的房间内的空气进行热交换的第五热交换器。另外，所述空调用冷冻循环系统还具有旁通第四热交换器的旁通回路。所述冷冻装置也可构成由制冷剂配管顺序连接第三压缩机、与所述第一冷温水蓄热装置内的冷水或温水进行热交换的冷凝器、第三减压装置和蒸发器。另外，所述热源用冷冻循环系统也可在第一热交换器和第一减压装置之间具有空气热源式的第六热交换器。另外还具有用夜间电力驱动所述热源用冷冻循环系统的控制装置。在所述热源用冷冻循环系统填充高压侧达到超临界压力的制冷剂。
本发明由于把在热源用冷冻循环系统中产生的冷水和温水分别贮存在第一冷温水蓄热装置和第二冷温水蓄热装置中，所以可在运行热源用冷冻循环系统时同时有效利用蒸发器和冷凝器这两个设备而生成冷水和温水，所以可抑制蓄热运行时的热量损失。
附图说明
图1是本发明的冷冻设备一实施例的制冷剂回路图；
图2是与上相同的制冷剂回路图；
图3是与上相同的制冷剂回路图；
图4是与上相同的制冷剂回路图；
图5是焓、压力线图。
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的实施例。
图1是本发明的冷冻设备一实施例的制冷剂回路图。在该冷冻设备100中具有：主要以夜间电力驱动的热源用冷冻循环系统101、构成所谓贮热水槽的第一冷温水蓄热装置102、作为商店的展示柜或大型冷藏冷冻库等的冷冻装置103，第二冷温水蓄热装置104、对使用空调房间进行空调的空调用冷冻循环系统105。
热源用冷冻循环系统101用制冷剂配管顺次连接第一压缩机1，第一四通阀2，第一热交换器3，第一减压装置4和第二热交换器5；在第一热交换器3和第一减压装置4之间串联连接辅助减压装置6和空气热源式第六热交换器7。8是送风机。
该热源用冷冻循环系统101通过适当切换第一四通阀2使第一热交换器3起放热热源或吸热热源的作用，同时使第二热交换器5起吸热热源或放热热源的作用。
第一冷温水蓄热装置102含有贮热水罐11。在该贮热水罐11的底部把向贮热水罐11供给城市水的供水管12和在第一热交换器3中循环贮热水罐11中的水的送水管13连接起来。该送水管13连接往管14，该往管14通过泵15连接第一热交换器3。该第一热交换器3连接返管16，在该返管16通过返回管17与贮热水罐11的上部连接。
在该贮热水罐11的中部连接温水供给管20，在该温水供给管20连接图中未示出的浴池和供热水器等供热水装置。另外，返管16连接电动式三通阀18，在该三通阀18和泵15的上游之间连接所谓的短路循环管19。
该第一冷温水蓄热装置102连接例如商店的展示柜或大型冷藏、冷冻库等的冷冻装置103，该冷冻装置103在该第一冷温水蓄热装置102贮存冷水时，如下所述，可利用该冷水的过冷却运行。
在本结构中连接有两台冷冻装置103，其中任一台冷冻装置103都通过制冷剂配管顺序连接第三压缩机21A、21B，与贮热水罐11的冷温水进行热交换的冷凝器22A、22B，第三减压装置23A、23B和蒸发器24A、24B。各冷凝器22A、22B与连接在所述送水管13上的水配管25串联连接。该水配管25连接在送水管13和电动式三通阀26之间，该三通阀26与所述另一三通阀18及贮热水罐11之间的返回管17连接。27是泵。
第二冷温水蓄热装置104具有蓄热罐31，在该蓄热罐31和第二热交换器5之间连接使水或载冷剂循环的水配管33、34连接，其中一个水配管34连接泵35。另外，在该蓄热罐31中第二热交换器5起放热热源作用时贮存温水，起吸热热源作用时贮存冷水(此时是冰)。
空调用冷冻循环系统105顺次连接第二压缩机41、第二四通阀42、第三热交换器43、与蓄热罐31内的冷水或温水进行热交换的第四热交换器44、第二减压装置45、与使用空调的房间内的空气进行热交换的第五热交换器46和蓄能器47。另外，还具有旁通第四热交换器44的旁通回路48。该旁通回路48连接开关阀49。50是开关阀，43A是送风机。在该冷冻循环系统105中可进行利用贮存在蓄热罐31中的温水、冷水和/或冰的过冷却运行或制冷剂加热运行。另外，在所述构成中，贮存在贮热水罐11中的是温水或冷水中的一种，贮存在蓄热罐31中的是温水或冰(冷水)中的一种。
在所述构成中，在热源用冷冻循环系统101封入运行中高压侧为超临界压力的制冷剂，例如二氧化碳(CO2)制冷剂。CO2制冷剂封入时，根据例如在夏天外界温度在30℃或高于30℃时，或负荷变大时的等条件，如图5的焓、压力线图所示，高压回路中在运行时以超临界压力运行。在高压回路中以超临界压力运行的制冷剂除CO2制冷剂之外，例如还有乙烯、泰包兰(デイボラン)、乙烷、二氧化氮等。在图5中表示的是压缩机1出口的a状态。制冷剂通过热交换器3循环，由此直到b状态冷却向水中放热。制冷剂根据需要冷却到c状态。然后制冷剂在通过第一减压装置4降压达到d状态，在此形成气/液两相混合体。制冷剂在第二热交换器5中利用液相的蒸发吸收热量。状态e是热交换器5的中间状态，气相的制冷剂加热到f状态后流向压缩机1的吸入管。
在本结构中，从压缩机1排出的高压单相气体制冷剂虽然没冷凝，但在热交换器3中降温，可冷却到比水温度低几度的c状态。结果水温约上升到80℃或高于80℃。
另外，在本结构中，设置用于控制在热源用冷冻循环系统101中第一压缩机1运行的控制器106。该控制器106仅在设定使用便宜的电力即夜间电力使用时间带(例如晚8点到早6点)驱动第一压缩机1。
以下说明本实施例的动作。
A.第一蓄热运行
该蓄热运行，如图1所示，在蓄热罐3 1中贮存温水热量，在贮热水罐11中贮存冷水热量，使用夜间电力驱动热源用冷冻循环系统101中的第一压缩机1。在该运行中，首先在热源用冷冻循环系统101中如粗线所示，从第一压缩机1中排出的制冷剂在第一四通阀2、第二热交换器5、第一减压装置4和第一热交换器3中循环，经第一四通阀2再回到第一压缩机1中。辅助减压装置6全开，送风机8停止。在所述第二热交换器5中放热，利用放出的该热量生成温水。即在第二冷温水蓄热装置104中驱动泵35，经由水配管33、34，水或载冷剂在第二热交换器5和蓄热罐31间循环，把温水热量贮存于蓄热罐31中。另外，在第一热交换器3中吸热，利用该吸收的热量生成冷水。此时，在第一冷温水蓄热装置102中驱动泵15使在贮热水罐1 1中的城市水经水配管3、14、16、17在第一热交换器3和贮热水罐11间循环，把冷水热量贮存在贮热水罐11中。
在该运行中，如不需要向蓄热罐31中蓄热，则停止运行泵35，运行送风机8，也可以取代第二热交换器5而使空气热源式的第六热交换器7发挥功能。另外，如不需要向贮热水罐11中蓄热，则停止运行泵15，运行送风机8，也可以取代第一热交换器3而使空气热源式的第六热交换器7发挥功能。
B.利用温水采暖运行
在该采暖运行，如图2所示，利用蓄热罐31中的温水热量进行采暖。此时，在冷冻循环系统105中，如粗线所示，从第二压缩机41中排出的制冷剂在第二四通阀42、第五热交换器46、第二减压装置45和第四热交换器44和第二热交换器43中循环，经第二四通阀42再回到第二压缩机41中。在该状态与一般的空调机相比，因为是在第四热交换器44中用温水加热制冷剂，所以可提高采暖效率。另外，在外界气温低时可利用该温水热量有效地防止第三热交换器43冻结，可连续运行该空调用冷冻循环系统105。
在所述蓄热罐31无温水时，也可以关闭开关阀50打开开关阀49。在该状态，制冷剂旁通第四热交换器44，经旁通回路48循环到第三热交换器43。
C.利用冷水冷冻运行
该冷冻运行如图2的粗线所示，在冷冻装置103运行时利用贮热水罐11的冷水热量运行。在该冷冻运行中，在冷冻装置103中由第三压缩机21A、21B排出的制冷剂在冷凝器22A、22B、第三减压装置23A、23B和蒸发器24A、24B中循环，返回该第三压缩机21A、21B。此时，运行泵27，贮热水罐11中的冷水在冷凝器22A、22B中循环经三通阀26返回贮热水罐11。在该运行中，由在冷凝器22A、22B中循环的冷水使冷冻装置103侧的制冷剂过冷却，所以可提高冷冻装置103的冷冻效率。从而，可以削减电力消耗量增大的夏季白天的用电高峰。
D.第二蓄热运行
该蓄热运行，如图3所示，在蓄热罐31中贮存冷水(冰)热量，在贮热水罐11中贮存温水热量，使用夜间电力驱动热源用冷冻循环系统101中的第一压缩机1。在该运行中，首先在热源用冷冻循环系统101中如粗线所示，从第一压缩机1中排出的制冷剂在第一四通阀2、第一热交换器3、第一减压装置4和第二热交换器5中循环，经第一四通阀2再回到第一压缩机1中。辅助减压装置6全开，送风机8停止。在第一热交换器3中放热，利用放出的该热量生成温水。即在第一冷温水蓄热装置102中驱动泵15，蓄热水罐11中的城市水经由水配管3、14、16、17，在第一热交换器3和蓄热水罐11间循环，把温水热量贮存于蓄热水罐11中。另外，在第二热交换器5中吸热，利用该吸收的热量生成冷水。此时，在第二冷温水蓄热装置104中驱动泵35经由水配管33、34使水或载冷剂在第二热交换器5和贮热罐31间循环，把冷水(冰)热量贮存在贮热罐31中。
在该运行中，如不需要向蓄热罐3 1中蓄热，则停止运行泵35，运行送风机8，也可以取代第二热交换器5而使空气热源式的第六热交换器7发挥功能。通过发挥这样的功能可以利用空气热源在贮热水罐11中贮存热水。另外，如不需要向贮热水罐11中蓄热，则停止运行泵15，运行送风机8，也可以取代第一热交换器3而使空间热源式的第六热交换器7发挥功能。
E.利用冷水(冰)制冷运行
在该制冷运行，如图4所示，利用蓄热罐31中的冷水(冰)热量进行制冷。此时，在空调用冷冻循环系统105中，如粗线所示，从第二压缩机4 1中排出的制冷剂在第二四通阀42、第三热交换器43、第四热交换器44、第二减压装置45和第五热交换器46中循环，经第二四通阀42和蓄能器47再回到第二压缩机41中。在该状态与一般的空调机相比，因为是在第四热交换器44中用冷水过冷却制冷剂，所以可提高制冷效率。
另外，在所述蓄热罐31不贮存冷水(冰)的热量时，如果关闭开关阀50打开开关阀49进行运行，则制冷剂旁通第四热交换器44，经旁通回路48流向第二减压装置45，所以可以不用冷水(冰)进行制冷运行，可形成从白天到夜间的连续制冷运行。
F.供热水
如图4的粗线所示，贮热水罐11连接温水供给管20，在该温水供给管20中与图中省略的浴池和供热水器等供热水装置连接。从而，在本结构中既可以进行上述的利用冷水的制冷运行，也可以把贮热水罐11中的温水供给供热水装置。
以上基于一实施例说明了本发明，本发明不限于此，可进行种种变更。例如在所述结构中，在制冷剂回路中封入CO2制冷剂，也不限于此，不用说也适用于封入除此之外的氟利昂系列制冷剂。

Claims (11)

1. 一种冷冻设备，其特征在于，具有：利用夜间电力驱动生成冷水和温水的热源用冷冻循环系统、分别贮存由该热源用冷冻循环系统所产生的冷水和温水的第一冷温水蓄热装置及第二冷温水蓄热装置、利用贮存在第一冷温水蓄热装置的温水的供热水装置、贮存在第二冷温水蓄热装置的冷水作为空调用冷冻循环系统的一部分热源而利用的空调装置。
2. 如权利要求1所述的冷冻设备，其特征在于，还具有第一热交换器和第一减压装置，所述热源用冷冻循环系统在第一热交换器和第一减压装置之间具有空气热源式的第六热交换器。
3. 如权利要求1所述的冷冻设备，其特征在于，具有利用夜间电力驱动所述热源用冷冻循环系统的控制装置。
4. 如权利要求1所述的冷冻设备，其特征在于，在所述热源用冷冻循环系统填充高压侧达到超临界压力的制冷剂。
5. 一种冷冻设备，其特征在于，具有：热源用冷冻循环系统，其用制冷剂配管顺次连接第一压缩机、第一四通阀、第一热交换器、第一减压装置和第二热交换器，通过切换第一四通阀使第一热交换器起放热热源或吸热热源的作用，同时使第二热交换器起吸热热源或放热热源的作用；第一冷温水蓄热装置，其与第一热交换器通过水配管连接，在该第一热交换器起放热热源作用时贮存温水，在起吸热热源作用时贮存冷水；冷冻装置，其与该第一冷温水蓄热装置连接，在该第一冷温水蓄热装置贮存冷水时可进行利用该冷水的过冷却运行；第二冷温水蓄热装置，其与所述第二热交换器通过水配管连接，在该第二热交换器起放热热源作用时贮存温水，在起吸热热源作用时贮存冷水；空调用冷冻循环系统，其与第二冷温水蓄热装置连接，可进行利用贮存在该第二冷温水蓄热装置的冷水或温水的过冷却运行或加热制冷剂运行。
6. 如权利要求5所述的冷冻设备，其特征在于，所述空调用冷冻循环系统利用制冷剂配管顺次连接第二压缩机、第二四通阀、第三热交换器、与所述第二冷温水蓄热装置内的冷水或温水进行热交换的第四热交换器、第二减压装置和与使用空调的房间内的空气进行热交换的第五热交换器。
7. 如权利要求6所述的冷冻设备，其特征在于，所述空调用冷冻循环系统具有旁通第四热交换器的旁通回路。
8. 如权利要求5至7中任一项所述的冷冻设备，其特征在于，所述冷冻装置利用制冷剂配管顺序连接第三压缩机、与所述第一冷温水蓄热装置内的冷水或温水进行热交换的冷凝器、第三减压装置和蒸发器。
9. 如权利要求5至7中任一项所述的冷冻设备，其特征在于，所述热源用冷冻循环系统在第一热交换器和第一减压装置之间具有空气热源式的第六热交换器。
10. 如权利要求5至7中任一项所述的冷冻设备，其特征在于，具有利用夜间电力驱动所述热源用冷冻循环系统的控制装置。
11. 如权利要求5至7中任一项所述的冷冻设备，其特征在于，在所述热源用冷冻循环系统填充高压侧达到超临界压力的制冷剂。
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