專利名稱：冷凍設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冷凍設(shè)備，特別是具有利用夜間電力驅(qū)動(dòng)的熱源用冷凍循環(huán)系統(tǒng)的冷凍設(shè)備。
背景技術(shù)：
一般，這樣的冷凍設(shè)備已公開。即把壓縮機(jī)、冷凝器、減壓裝置和蒸發(fā)器通過制冷劑配管順序連接而構(gòu)成冷凍循環(huán)系統(tǒng)，把該冷凍循環(huán)系統(tǒng)的蒸發(fā)器的熱作為熱源產(chǎn)生冷水，再把該冷水的熱量貯存在冰蓄熱槽中，在制冷運(yùn)行時(shí)，可進(jìn)行利用所述的冷水熱量的蓄熱制冷運(yùn)行(參照專利文獻(xiàn)1)。
(專利文獻(xiàn)1)特開2002-130770號(hào)公報(bào)但是，現(xiàn)有技術(shù)的構(gòu)成中，在用于冰蓄熱罐進(jìn)行蓄熱的蓄熱運(yùn)行時(shí)，冷凝器的熱向外界放出，不能有效利用該熱量。
不限于該技術(shù)，例如在熱泵式的供熱水設(shè)備等中也把冷凍循環(huán)系統(tǒng)的冷凝器的熱作為熱源，生成溫水，在把該溫水的熱量貯存在貯熱水槽中。此時(shí)在進(jìn)行貯熱水運(yùn)行時(shí)，也存在蒸發(fā)器的熱向外部放出，不能有效利用該熱量的問題。

發(fā)明內(nèi)容
在此，本發(fā)明的目的是解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供抑制蓄熱運(yùn)行時(shí)的熱量損失的冷凍設(shè)備。
本發(fā)明的冷凍設(shè)備具有利用夜間電力驅(qū)動(dòng)生成冷水和溫水的熱源用冷凍循環(huán)系統(tǒng)、分別貯存該熱源用冷凍循環(huán)系統(tǒng)中產(chǎn)生的冷水和溫水的第一冷溫水蓄熱裝置及第二冷溫水蓄熱裝置、利用貯存在第一冷溫水蓄熱裝置的冷水作為空調(diào)用冷凍循環(huán)系統(tǒng)的—部分熱源的空調(diào)裝置、利用貯存在第二冷溫水蓄熱裝置的溫水的供熱水裝置。
該冷凍設(shè)備還可以具有熱源用冷凍循環(huán)系統(tǒng)，其用制冷劑配管順次連接第一壓縮機(jī)、第一四通閥、第一熱交換器、第一減壓裝置和第二熱交換器，通過切換第一四通閥使第一熱交換器起放熱熱源或吸熱熱源的作用，同時(shí)使第二熱交換器起吸熱熱源或放熱熱源的作用；第一冷溫水蓄熱裝置，其把第一熱交換器通過水配管連接，在該第一熱交換器起放熱熱源作用時(shí)貯存溫水，在起吸熱熱源作用時(shí)貯存冷水；冷凍裝置，其與該第一冷溫水蓄熱裝置連接，在該第一冷溫水蓄熱裝置貯存冷水時(shí)可進(jìn)行利用該冷水過冷運(yùn)行；第二冷溫水蓄熱裝置，其把所述第二熱交換器通過水配管連接，在該第二熱交換器起放熱熱源作用時(shí)貯存溫水，在起吸熱熱源作用時(shí)貯存冷水；空調(diào)用冷凍循環(huán)系統(tǒng)，其與第二冷溫水蓄熱裝置連接，可進(jìn)行利用貯存在該第二冷溫水蓄熱裝置的冷溫水的過冷卻運(yùn)行或加熱制冷劑運(yùn)行。
空調(diào)用冷凍循環(huán)系統(tǒng)用制冷劑配管順次連接第二壓縮機(jī)、第二四通閥、第三熱交換器、與所述第二冷溫水蓄熱裝置內(nèi)的冷溫水進(jìn)行熱交換的第四熱交換器、第二減壓裝置和與使用空調(diào)的房間內(nèi)的空氣進(jìn)行熱交換的第五熱交換器。另外，所述空調(diào)用冷凍循環(huán)系統(tǒng)還具有旁通第四熱交換器的旁通回路。所述冷凍裝置也可構(gòu)成由制冷劑配管順序連接第三壓縮機(jī)、與所述第一冷溫水蓄熱裝置內(nèi)的冷溫水進(jìn)行熱交換的冷凝器、第三減壓裝置和蒸發(fā)器。另外，所述熱源用冷凍循環(huán)系統(tǒng)也可在第一熱交換器和第一減壓裝置之間具有空氣熱源式的第六熱交換器。另外還具有用夜間電力驅(qū)動(dòng)所述熱源用冷凍循環(huán)系統(tǒng)的控制裝置。在所述熱源用冷凍循環(huán)系統(tǒng)填充高壓側(cè)達(dá)到超臨界壓力的制冷劑。
本發(fā)明由于把在熱源用冷凍循環(huán)系統(tǒng)中產(chǎn)生的冷水和溫水分別貯存在第一冷溫水蓄熱裝置和第二冷溫水蓄熱裝置中，所以可在運(yùn)行熱源用冷凍循環(huán)系統(tǒng)時(shí)同時(shí)有效利用蒸發(fā)器和冷凝器這兩個(gè)設(shè)備而生成冷水和溫水，所以可抑制蓄熱運(yùn)行時(shí)的熱量損失。


圖1是本發(fā)明的冷凍設(shè)備一實(shí)施例的制冷劑回路圖；圖2是與上相同的制冷劑回路圖；圖3是與上相同的制冷劑回路圖；圖4是與上相同的制冷劑回路圖；圖5是焓、壓力線圖。
具體實(shí)施例方式
以下參照

本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1是本發(fā)明的冷凍設(shè)備一實(shí)施例的制冷劑回路圖。在該冷凍設(shè)備100中具有主要以夜間電力驅(qū)動(dòng)的熱源用冷凍循環(huán)系統(tǒng)101、構(gòu)成所謂貯熱水槽的第一冷溫水蓄熱裝置102、作為商店的展示柜或大型冷藏冷凍庫等的冷凍裝置103，第二冷溫水蓄熱裝置104、對(duì)使用空調(diào)房間進(jìn)行空調(diào)的空調(diào)用冷凍循環(huán)系統(tǒng)105。
熱源用冷凍循環(huán)系統(tǒng)101用制冷劑配管順次連接第一壓縮機(jī)1，第一四通閥2，第一熱交換器3，第一減壓裝置4和第二熱交換器5；在第一熱交換器3和第一減壓裝置4之間串聯(lián)連接輔助減壓裝置6和空氣熱源式第六熱交換器7。8是送風(fēng)機(jī)。
該熱源用冷凍循環(huán)系統(tǒng)101通過適當(dāng)切換第一四通閥2使第一熱交換器3起放熱熱源或吸熱熱源的作用，同時(shí)使第二熱交換器5起吸熱熱源或放熱熱源的作用。
第一冷溫水蓄熱裝置102含有貯熱水罐11。在該貯熱水罐11的底部把向貯熱水罐11供給城市水的供水管12和在第一熱交換器3中循環(huán)貯熱水罐11中的水的送水管13連接起來。該送水管13連接往管14，該往管14通過泵15連接第一熱交換器3。該第一熱交換器3連接返管16，在該返管16通過返回管17與貯熱水罐11的上部連接。
在該貯熱水罐11的中部連接溫水供給管20，在該溫水供給管20連接圖中未示出的浴池和供熱水器等供熱水裝置。另外，返管16連接電動(dòng)式三通閥18，在該三通閥18和泵15的上游之間連接所謂的短路循環(huán)管19。
該第一冷溫水蓄熱裝置102連接例如商店的展示柜或大型冷藏、冷凍庫等的冷凍裝置103，該冷凍裝置103在該第一冷溫水蓄熱裝置102貯存冷水時(shí)，如下所述，可利用該冷水的過冷卻運(yùn)行。
在本結(jié)構(gòu)中連接有兩臺(tái)冷凍裝置103，其中任一臺(tái)冷凍裝置103都通過制冷劑配管順序連接第三壓縮機(jī)21A、21B，與貯熱水罐11的冷溫水進(jìn)行熱交換的冷凝器22A、22B，第三減壓裝置23A、23B和蒸發(fā)器24A、24B。各冷凝器22A、22B與連接在所述送水管13上的水配管25串聯(lián)連接。該水配管25連接在送水管13和電動(dòng)式三通閥26之間，該三通閥26與所述另一三通閥18及貯熱水罐11之間的返回管17連接。27是泵。
第二冷溫水蓄熱裝置104具有蓄熱罐31，在該蓄熱罐31和第二熱交換器5之間連接使水或載冷劑循環(huán)的水配管33、34連接，其中一個(gè)水配管34連接泵35。另外，在該蓄熱罐31中第二熱交換器5起放熱熱源作用時(shí)貯存溫水，起吸熱熱源作用時(shí)貯存冷水(此時(shí)是冰)。
空調(diào)用冷凍循環(huán)系統(tǒng)105順次連接第二壓縮機(jī)41、第二四通閥42、第三熱交換器43、與蓄熱罐31內(nèi)的冷溫水進(jìn)行熱交換的第四熱交換器44、第二減壓裝置45、與使用空調(diào)的房間內(nèi)的空氣進(jìn)行熱交換的第五熱交換器46和蓄能器47。另外，還具有旁通第四熱交換器44的旁通回路48。該旁通回路48連接開關(guān)閥49。50是開關(guān)閥，43A是送風(fēng)機(jī)。在該冷凍循環(huán)系統(tǒng)105中可進(jìn)行利用貯存在蓄熱罐31中的溫水、冷水和/或冰的過冷卻運(yùn)行或制冷劑加熱運(yùn)行。另外，在所述構(gòu)成中，貯存在貯熱水罐11中的是溫水或冷水中的一種，貯存在蓄熱罐31中的是溫水或冰(冷水)中的一種。
在所述構(gòu)成中，在熱源用冷凍循環(huán)系統(tǒng)101封入運(yùn)行中高壓側(cè)為超臨界壓力的制冷劑，例如二氧化碳(CO2)制冷劑。CO2制冷劑封入時(shí)，根據(jù)例如在夏天外界溫度在30℃或高于30℃時(shí)，或負(fù)荷變大時(shí)的等條件，如圖5的焓、壓力線圖所示，高壓回路中在運(yùn)行時(shí)以超臨界壓力運(yùn)行。在高壓回路中以超臨界壓力運(yùn)行的制冷劑除CO2制冷劑之外，例如還有乙烯、泰包蘭(デイボラン)、乙烷、二氧化氮等。在圖5中表示的是壓縮機(jī)1出口的a狀態(tài)。制冷劑通過熱交換器3循環(huán)，由此直到b狀態(tài)冷卻向水中放熱。制冷劑根據(jù)需要冷卻到c狀態(tài)。然后制冷劑在通過第一減壓裝置4降壓達(dá)到d狀態(tài)，在此形成氣/液兩相混合體。制冷劑在第二熱交換器5中利用液相的蒸發(fā)吸收熱量。狀態(tài)e是熱交換器5的中間狀態(tài)，氣相的制冷劑加熱到f狀態(tài)后流向壓縮機(jī)1的吸入管。
在本結(jié)構(gòu)中，從壓縮機(jī)1排出的高壓?jiǎn)蜗鄽怏w制冷劑雖然沒冷凝，但在熱交換器3中降溫，可冷卻到比水溫度低幾度的c狀態(tài)。結(jié)果水溫約上升到80℃或高于80℃。
另外，在本結(jié)構(gòu)中，設(shè)置用于控制在熱源用冷凍循環(huán)系統(tǒng)101中第一壓縮機(jī)1運(yùn)行的控制器106。該控制器106僅在設(shè)定使用便宜的電力即夜間電力使用時(shí)間帶(例如晚8點(diǎn)到早6點(diǎn))驅(qū)動(dòng)第一壓縮機(jī)1。
以下說明本實(shí)施例的動(dòng)作。
A.第一蓄熱運(yùn)行該蓄熱運(yùn)行，如圖1所示，在蓄熱罐31中貯存溫水熱量，在貯熱水罐11中貯存冷水熱量，使用夜間電力驅(qū)動(dòng)熱源用冷凍循環(huán)系統(tǒng)101中的第一壓縮機(jī)1。在該運(yùn)行中，首先在熱源用冷凍循環(huán)系統(tǒng)101中如粗線所示，從第一壓縮機(jī)1中排出的制冷劑在第一四通閥2、第二熱交換器5、第一減壓裝置4和第一熱交換器3中循環(huán)，經(jīng)第一四通閥2再回到第一壓縮機(jī)1中。輔助減壓裝置6全開，送風(fēng)機(jī)8停止。在所述第二熱交換器5中放熱，利用放出的該熱量生成溫水。即在第二冷溫水蓄熱裝置104中驅(qū)動(dòng)泵35，經(jīng)由水配管33、34，水或載冷劑在第二熱交換器5和蓄熱罐31間循環(huán)，把溫水熱量貯存于蓄熱罐31中。另外，在第一熱交換器3中吸熱，利用該吸收的熱量生成冷水。此時(shí)，在第一冷溫水蓄熱裝置102中驅(qū)動(dòng)泵15使在貯熱水罐11中的城市水經(jīng)水配管3、14、16、17在第一熱交換器3和貯熱水罐11間循環(huán)，把冷水熱量貯存在貯熱水罐11中。
在該運(yùn)行中，如不需要向蓄熱罐31中蓄熱，則停止運(yùn)行泵35，運(yùn)行送風(fēng)機(jī)8，也可以取代第二熱交換器5而使空氣熱源式的第六熱交換器7發(fā)揮功能。另外，如不需要向貯熱水罐11中蓄熱，則停止運(yùn)行泵15，運(yùn)行送風(fēng)機(jī)8，也可以取代第一熱交換器3而使空氣熱源式的第六熱交換器7發(fā)揮功能。
B.利用溫水采暖運(yùn)行在該采暖運(yùn)行，如圖2所示，利用蓄熱罐31中的溫水熱量進(jìn)行采暖。此時(shí)，在冷凍循環(huán)系統(tǒng)105中，如粗線所示，從第二壓縮機(jī)41中排出的制冷劑在第二四通閥42、第五熱交換器46、第二減壓裝置45和第四熱交換器44和第二熱交換器43中循環(huán)，經(jīng)第二四通閥42再回到第二壓縮機(jī)41中。在該狀態(tài)與一般的空調(diào)機(jī)相比，因?yàn)槭窃诘谒臒峤粨Q器44中用溫水加熱制冷劑，所以可提高采暖效率。另外，在外界氣溫低時(shí)可利用該溫水熱量有效地防止第三熱交換器43凍結(jié)，可連續(xù)運(yùn)行該空調(diào)用冷凍循環(huán)系統(tǒng)105。
在所述蓄熱罐31無溫水時(shí)，也可以關(guān)閉開關(guān)閥50打開開關(guān)閥49。在該狀態(tài)，制冷劑旁通第四熱交換器44，經(jīng)旁通回路48循環(huán)到第三熱交換器43。
C.利用冷水冷凍運(yùn)行該冷凍運(yùn)行如圖2的粗線所示，在冷凍裝置103運(yùn)行時(shí)利用貯熱水罐11的冷水熱量運(yùn)行。在該冷凍運(yùn)行中，在冷凍裝置103中由第三壓縮機(jī)21A、21B排出的制冷劑在冷凝器22A、22B、第三減壓裝置23A、23B和蒸發(fā)器24A、24B中循環(huán)，返回該第三壓縮機(jī)21A、21B。此時(shí)，運(yùn)行泵27，貯熱水罐11中的冷水在冷凝器22A、22B中循環(huán)經(jīng)三通閥26返回貯熱水罐11。在該運(yùn)行中，由在冷凝器22A、22B中循環(huán)的冷水使冷凍裝置103側(cè)的制冷劑過冷卻，所以可提高冷凍裝置103的冷凍效率。從而，可以削減電力消耗量增大的夏季白天的用電高峰。
D.第二蓄熱運(yùn)行該蓄熱運(yùn)行，如圖3所示，在蓄熱罐31中貯存冷水(冰)熱量，在貯熱水罐11中貯存溫水熱量，使用夜間電力驅(qū)動(dòng)熱源用冷凍循環(huán)系統(tǒng)101中的第一壓縮機(jī)1。在該運(yùn)行中，首先在熱源用冷凍循環(huán)系統(tǒng)101中如粗線所示，從第一壓縮機(jī)1中排出的制冷劑在第一四通閥2、第一熱交換器3、第一減壓裝置4和第二熱交換器5中循環(huán)，經(jīng)第一四通閥2再回到第一壓縮機(jī)1中。輔助減壓裝置6全開，送風(fēng)機(jī)8停止。在第一熱交換器3中放熱，利用放出的該熱量生成溫水。即在第一冷溫水蓄熱裝置102中驅(qū)動(dòng)泵15，蓄熱水罐11中的城市水經(jīng)由水配管3、14、16、17，在第一熱交換器3和蓄熱水罐11間循環(huán)，把溫水熱量貯存于蓄熱水罐11中。另外，在第二熱交換器5中吸熱，利用該吸收的熱量生成冷水。此時(shí)，在第二冷溫水蓄熱裝置104中驅(qū)動(dòng)泵35經(jīng)由水配管33、34使水或載冷劑在第二熱交換器5和貯熱罐31間循環(huán)，把冷水(冰)熱量貯存在貯熱罐31中。
在該運(yùn)行中，如不需要向蓄熱罐31中蓄熱，則停止運(yùn)行泵35，運(yùn)行送風(fēng)機(jī)8，也可以取代第二熱交換器5而使空氣熱源式的第六熱交換器7發(fā)揮功能。通過發(fā)揮這樣的功能可以利用空氣熱源在貯熱水罐11中貯存熱水。另外，如不需要向貯熱水罐11中蓄熱，則停止運(yùn)行泵15，運(yùn)行送風(fēng)機(jī)8，也可以取代第一熱交換器3而使空間熱源式的第六熱交換器7發(fā)揮功能。
E.利用冷水(冰)制冷運(yùn)行在該制冷運(yùn)行，如圖4所示，利用蓄熱罐31中的冷水(冰)熱量進(jìn)行制冷。此時(shí)，在空調(diào)用冷凍循環(huán)系統(tǒng)105中，如粗線所示，從第二壓縮機(jī)41中排出的制冷劑在第二四通閥42、第三熱交換器43、第四熱交換器44、第二減壓裝置45和第五熱交換器46中循環(huán)，經(jīng)第二四通閥42和蓄能器47再回到第二壓縮機(jī)41中。在該狀態(tài)與一般的空調(diào)機(jī)相比，因?yàn)槭窃诘谒臒峤粨Q器44中用冷水過冷卻制冷劑，所以可提高制冷效率。
另外，在所述蓄熱罐31不貯存冷水(冰)的熱量時(shí)，如果關(guān)閉開關(guān)閥50打開開關(guān)閥49進(jìn)行運(yùn)行，則制冷劑旁通第四熱交換器44，經(jīng)旁通回路48流向第二減壓裝置45，所以可以不用冷水(冰)進(jìn)行制冷運(yùn)行，可形成從白天到夜間的連續(xù)制冷運(yùn)行。
F.供熱水如圖4的粗線所示，貯熱水罐11連接溫水供給管20，在該溫水供給管20中與圖中省略的浴池和供熱水器等供熱水裝置連接。從而，在本結(jié)構(gòu)中既可以進(jìn)行上述的利用冷水的制冷運(yùn)行，也可以把貯熱水罐11中的溫水供給供熱水裝置。
以上基于一實(shí)施例說明了本發(fā)明，本發(fā)明不限于此，可進(jìn)行種種變更。例如在所述結(jié)構(gòu)中，在制冷劑回路中封入CO2制冷劑，也不限于此，不用說也適用于封入除此之外的氟利昂系列制冷劑。
權(quán)利要求
1.一種冷凍設(shè)備，其特征在于，具有利用夜間電力驅(qū)動(dòng)生成冷水和溫水的熱源用冷凍循環(huán)系統(tǒng)、分別貯存在該熱源用冷凍循環(huán)系統(tǒng)中產(chǎn)生的冷水和溫水的第一冷溫水蓄熱裝置及第二冷溫水蓄熱裝置、利用貯存在第一冷溫水蓄熱裝置的溫水的供熱水裝置、貯存在第二冷溫水蓄熱裝置的冷水作為空調(diào)用冷凍循環(huán)系統(tǒng)的一部分熱源而利用的空調(diào)裝置。
2.一種冷凍設(shè)備，其特征在于，具有熱源用冷凍循環(huán)系統(tǒng)，其用制冷劑配管順次連接第一壓縮機(jī)、第一四通閥、第一熱交換器、第一減壓裝置和第二熱交換器，通過切換第一四通閥使第一熱交換器起放熱熱源或吸熱熱源的作用，同時(shí)使第二熱交換器起吸熱熱源或放熱熱源的作用；第一冷溫水蓄熱裝置，其與第一熱交換器通過水配管連接，在該第一熱交換器起放熱熱源作用時(shí)貯存溫水，在起吸熱熱源作用時(shí)貯存冷水；冷凍裝置，其與該第一冷溫水蓄熱裝置連接，在該第一冷溫水蓄熱裝置貯存冷水時(shí)可進(jìn)行利用該冷水的過冷卻運(yùn)行；第二冷溫水蓄熱裝置，其與所述第二熱交換器通過水配管連接，在該第二熱交換器起放熱熱源作用時(shí)貯存溫水，在起吸熱熱源作用時(shí)貯存冷水；空調(diào)用冷凍循環(huán)系統(tǒng)，其與第二冷溫水蓄熱裝置連接，可進(jìn)行利用貯存在該第二冷溫水蓄熱裝置的冷溫水的過冷卻運(yùn)行或加熱制冷劑運(yùn)行。
3.如權(quán)利要求2所述的冷凍設(shè)備，其特征在于，所述空調(diào)用冷凍循環(huán)系統(tǒng)利用制冷劑配管順次連接第二壓縮機(jī)、第二四通閥、第三熱交換器、與所述第二冷溫水蓄熱裝置內(nèi)的冷溫水進(jìn)行熱交換的第四熱交換器、第二減壓裝置和與使用空調(diào)的房間內(nèi)的空氣進(jìn)行熱交換的第五熱交換器。
4.如權(quán)利要求3所述的冷凍設(shè)備，其特征在于，所述空調(diào)用冷凍循環(huán)系統(tǒng)具有旁通第四熱交換器的旁通回路。
5.如權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的冷凍設(shè)備，其特征在于，所述冷凍裝置利用制冷劑配管順序連接第三壓縮機(jī)、與所述第一冷溫水蓄熱裝置內(nèi)的冷溫水進(jìn)行熱交換的冷凝器，第三減壓裝置和蒸發(fā)器。
6.如權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)所述的冷凍設(shè)備，其特征在于，所述熱源用冷凍循環(huán)系統(tǒng)在第一熱交換器和第一減壓裝置之間具有空氣熱源式的第六熱交換器。
7.如權(quán)利要求2至6中任一項(xiàng)所述的冷凍設(shè)備，其特征在于，具有利用夜間電力驅(qū)動(dòng)所述熱源用冷凍循環(huán)系統(tǒng)的控制裝置。
8.如權(quán)利要求2至7中任一項(xiàng)所述的冷凍設(shè)備，其特征在于，在所述熱源用冷凍循環(huán)系統(tǒng)填充高壓側(cè)達(dá)到超臨界壓力的制冷劑。
全文摘要
一種冷凍設(shè)備，其抑制蓄熱運(yùn)行時(shí)的熱量損失。其具有利用夜間電力驅(qū)動(dòng)生成冷水和溫水的熱源用冷凍循環(huán)系統(tǒng)(101)、分別貯存在該熱源用冷凍循環(huán)系統(tǒng)中產(chǎn)生的冷水和溫水的第一冷溫水蓄熱裝置(102)及第二冷溫水蓄熱裝置(104)、利用貯存在第一冷溫水蓄熱裝置(102)的溫水的供熱水裝置、貯存在第二冷水蓄熱裝置(104)的冷水作為空調(diào)用冷凍循環(huán)系統(tǒng)(105)的一部分熱源而利用的空調(diào)裝置。
文檔編號(hào)F25B1/00GK1719159SQ20051006289
公開日2006年1月11日 申請(qǐng)日期2005年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月7日
發(fā)明者高松正樹 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社