冷冻空调系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种冷冻空调系统，包含一制冷剂循环模块及一除霜控制阀。制冷剂循环模块包含一压缩机、一冷凝器、一膨胀装置及一蒸发器，压缩机、冷凝器、膨胀装置及蒸发器通过一管路以依序相连而构成一循环回路。除霜控制阀与膨胀装置为并联配置的关系而连接于蒸发器及冷凝器之间。
【专利说明】冷冻空调系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种冷冻空调系统，特别是涉及一种具除霜或热交换功能的冷冻空调系统。
【背景技术】
[0002]目前大部分的冷冻空调系统(例如冷冻机或空调设备)的除霜手段所采取的是电热除霜的方式，但以电热除霜的方式将容易造成耗电较高的问题。以卖场存放高级货品的冷冻柜为例，若冷冻柜使用电热除霜的方式，将容易造成冷冻柜的温度太高的现象。如此往往会造成冷冻柜内的食品或肉品的质量变异、变差、变黑等问题。因此，一般卖场要对冷冻柜进行除霜时，往往需要将冷冻柜内的食品或肉品搬下来才可除霜。如此，将使得除霜过程过于冗长而不便。
[0003]此外，另有冷冻空调系统的除霜手段采取热气除霜或是热液除霜的方式，但以热气除霜的方式将容易造成热冲击的负面影响，而以热液除霜的方式将因环境温度较低而造成除霜温度太低的缺点。并且，上述以热气除霜或是热液除霜的方式还必须搭配冷冻空调系统内的液气分离器的电热手段来防止压缩机产生液压缩的问题，故以热气除霜或是热液除霜的方式依旧需要消耗额外的电力。
[0004]此外，目前冷冻空调系统往往会有废热的产生，而此废热也将造成冷冻空调系统的能源利用上的浪费。
【发明内容】
[0005]本发明在于提供一种冷冻空调系统，借以解决现有除霜手段的问题以及提高能源利用率。
[0006]本发明所揭示的冷冻空调系统，包含一制冷剂循环模块及一除霜控制阀。制冷剂循环模块包含一压缩机、一冷凝器、一膨胀装置及一蒸发器，压缩机、冷凝器、膨胀装置及蒸发器通过一管路以依序相连而构成一循环回路。除霜控制阀与膨胀装置为并联配置的关系而连接于蒸发器及冷凝器之间。
[0007]本发明所揭示的冷冻空调系统，包含一制冷剂循环模块及一热回收模块。制冷剂循环模块包含一压缩机、一冷凝器、一膨胀装置及一蒸发器，压缩机、冷凝器、膨胀装置及蒸发器通过一管路以依序相连而构成一循环回路。热回收模块包含一流向控制器及一热回收器。流向控制器连接于压缩机及冷凝器之间。热回收器的一端连接流向控制器，热回收器的另一端连接于冷凝器与膨胀阀之间的管路。
[0008]根据上述本发明所揭示的冷冻空调系统，借由除霜控制阀与膨胀装置为并联配置的关系而引入高温制冷剂对蒸发器，以达到除霜效果。此外，借由除霜辅助模块的设置，以加强除霜效果。故，本实施例的冷冻空调系统可迅速完成除霜动作并可避免热冲击以及额外耗电的问题。此外，借由热回收模块的设置，可充分回收冷冻空调系统所产生的废热而提高能源再利用率。[0009]有关本发明的特征、实作与效果，现配合附图作最佳实施例详细说明如下。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为根据本发明一实施例的冷冻空调系统的结构配置图；
[0011]图2为根据图1的冷冻空调系统的过热度调节模块的结构示意图；
[0012]图3为根据本发明另一实施例的冷冻空调系统的结构配置图；
[0013]图4为根据本发明再一实施例的冷冻空调系统的结构配置图。
[0014]附图标记[0015]10:冷冻空调系统 IOa:冷冻空调系统
[0016]11:制冷剂循环模块111:压缩机
[0017]112:冷凝器113:膨胀装置
[0018]114:蒸发器115:管路
[0019]116:除霜控制阀 117:辅助热交换器
[0020]118:分流管路119:分流器
[0021]12:除霜辅助模块 12a:除霜辅助模块
[0022]121:第一阀体122:第二阀体
[0023]123:第三阀体124:第一流管
[0024]125:第二流管126:旁通管
[0025]127:第一温度传感器 128:热交换器
[0026]13:热回收模块131:流向控制器
[0027]132:热回收器133:卸压阀
[0028]134:储液装置135:第二温度传感器
[0029]14:过热度调节模块 141:外腔体
[0030]1411:外腔室1412:底部
[0031]142:内腔体1421:内腔室
[0032]1422:底部143:第一管体
[0033]1431:开口144:第二管体
[0034]1441:开口145:第三管体
[0035]1451:开口146:第四管体
[0036]1461:开口20:液态制冷剂
[0037]20’:液态制冷剂
【具体实施方式】
[0038]请参照图1及图2，图1为根据本发明一实施例的冷冻空调系统的结构配置图，图2为根据图1的冷冻空调系统的过热度调节模块的结构示意图。
[0039]本实施例的冷冻空调系统10可运用于冷冻机或空调设备，但不以此为限。
[0040]冷冻空调系统10包含一制冷剂循环模块11及一除霜控制阀116。
[0041]制冷剂循环模块11包含一压缩机111、一冷凝器112、一膨胀装置113及一蒸发器114。压缩机111、冷凝器112、膨胀装置113及蒸发器114通过一管路115以依序相连而构成一循环回路。进一步来说，制冷剂循环模块11内的制冷剂可通过管路115而由压缩机111依序流经冷凝器112、膨胀装置113及蒸发器114，接着制冷剂并通过管路115而由蒸发器114回流至压缩机111，以完成单一次的制冷剂循环。其中，上述膨胀装置113可以是但不限于膨胀阀或毛细管。
[0042]除霜控制阀116连接于蒸发器114及冷凝器112之间，且除霜控制阀116与膨胀装置113为并联配置的关系。当要对蒸发器114进行除霜时，可开启除霜控制阀116。如此使得冷凝器112所排出的部分高温液态制冷剂在不经过膨胀装置113的状态下，可经由除霜控制阀116而直接流入蒸发器114，以使高温液态制冷剂对蒸发器114加热而进行除霜。
[0043]此外，若环境温度过低或冷冻空调系统的负载较低而使得冷凝器112所排出的高温液态制冷剂的温度不够高，则将造成冷凝器112所排出的高温液态制冷剂无法充分对蒸发器114进行加热除霜，进而影响除霜效率。对此，本发明的冷冻空调系统10还包含一除霜辅助模块12，以加强除霜效果。
[0044]本实施例的除霜辅助模块12包含一第一阀体121、一第二阀体122、一第三阀体123、一第一流管124、一第二流管125、一旁通管126、一第一温度传感器127及一热交换器128。
[0045]第一阀体121的一端通过第一流管124连接压缩机111，第一阀体121的另一端通过第二流管125而连接除霜控制阀116。如此，使得压缩机111所排出的高温气态制冷剂可直接通过第一阀体121而到达除霜控制阀116。
[0046]第一温度传感器127位于管路115且邻近除霜控制阀116，第一温度传感器127电性连接第一阀体121。
[0047]热交换器128位于第二流管125，且热交换器128介于第一阀体121与除霜控制阀116之间。旁通管126连接该第一阀体121及除霜控制阀116之间，且旁通管126与第二流管125为并联配置的关系。第二阀体122位于第二流管125且介于热交换器128与第一阀体121之间，第三阀体123设置于旁通管126。此外，热交换器128另可通过一热管连接至冷冻空调系统10所运用的设备的一边框或是一水盘。并且，上述的第一阀体121与第一温度传感器127共同构成一温度控制阀模块，而第二阀体122及第三阀体123可以是本身即为一温度控制阀，但不以此为限。
[0048]因此，当第一温度传感器127感测到由冷凝器112排出至除霜控制阀116的高温液态制冷剂的温度不够高时，第一阀体121便可自动开启。如此，压缩机111所排出的高温气态制冷剂将通过第一阀体121而到达第二流管125及旁通管126。此时，第二阀体122及第三阀体123会根据高温气态制冷剂的温度而开启或关闭。
[0049]详细来说，若高温气态制冷剂的温度过高而可能对蒸发器造成热冲击的疑虑，则第二阀体122会开启而第三阀体123则关闭。如此，高温气态制冷剂将会先经过热交换器128而对冷冻空调系统10所运用的设备的边框或是水盘进行加热除霜、除湿或防结露，使得高温气态制冷剂的温度可先降低后才通过除霜控制阀116而进入蒸发器114进行辅助加热除霜，以避免对蒸发器114产生热冲击的负面影响。
[0050]若高温气态制冷剂的温度适当而不会对蒸发器114造成热冲击的疑虑，则第二阀体122会关闭而第三阀体123则开启。如此，高温气态制冷剂可直接通过除霜控制阀116而进入蒸发器114进行辅助加热除霜，以加强除霜效果。[0051]并且，以本发明的冷冻空调系统10采用除霜控制阀116搭配除霜辅助模块12的设计来对实际冷冻柜进行除霜测试，可实际量测出冷冻柜一整天只需花费11.34分钟进行除霜即可满足需求。相较于现有以电热除霜的方式，需要每4小时进行30分钟的除霜动作，本发明的冷冻空调系统10的除霜手段确实可大幅减少除霜时间。此外，本发明的冷冻空调系统10的除霜手段并不需要花费额外的电力，故也可达到节能的效果。
[0052]此外，由于本实施例将冷凝器112所排出的部分高温液态制冷剂引入蒸发器114进行除霜，若液态制冷剂经过蒸发器114后未被完全汽化，则可能会造成压缩机111产生液压缩的问题而使得压缩机111内部的连杆或阀片断裂。对此，本发明的冷冻空调系统10还包含一过热度调节模块14，以防止压缩机111产生液压缩的问题。
[0053]本实施例的过热度调节模块14包含一外腔体141、一内腔体142、一第一管体143、一第二管体144、一第三管体145与一第四管体146。外腔体141具有一外腔室1411，内腔体142位于外腔体141内的外腔室1411，且内腔体142具有一内腔室1421。外腔室1411连通冷凝器112与膨胀装置113之间的管路115，内腔室1421连通压缩机111与蒸发器114之间的管路115。
[0054]详细来说，第一管体143与第二管体144连接外腔体141并连通外腔室1411，且第一管体143远离外腔体141的一端通过管路115而连接冷凝器112，第二管体144远离外腔体141的一端通过管路115而连接膨胀装置113。借此，使得冷凝器112所排出的制冷剂会先经过外腔室1411后才会到达膨胀装置113。至于第三管体145与第四管体146则连接内腔体142并连通内腔室1421，且第三管体145远离内腔体142的一端通过管路115而连接压缩机111，第四管体146远离内腔体142的一端通过管路115而连接蒸发器114。借此，使得蒸发器114所排出的制冷剂会先经过内腔室1421后才会到达压缩机111。
[0055]此外，第一管体143位于外腔室1411内的开口 1431的相对高度大于第二管体144位于外腔室1411内的开口 1441的相对高度。详细来说，第一管体143的开口 1431至外腔室1411的底部1412的距离大于第二管体144开口 1441至外腔室1411的底部1412的距离。
[0056]并且，第三管体145为一 U形管，且其位于内腔室1421内的开口 1451的相对高度大于第四管体146位于内腔室1421内的开口 1461的相对高度。详细来说，第三管体145的开口 1451至内腔室1421的底部1422的距离大于第四管体146的开口 1461至内腔室1421的底部1422的距离。
[0057]当制冷剂进行循环时，冷凝器112所排出的液态制冷剂20会囤积于外腔室1411内，而蒸发器114所排出的液态制冷剂20’则囤积于内腔室1421内，且外腔室1411内的液态制冷剂20的温度会高于内腔室1421内的液态制冷剂20’的温度。如此，使得内腔室1421内的液态制冷剂20’会与外腔室1411内的液态制冷剂20进行热交换而蒸发为气态制冷剂后，才经由第三管体145排出至压缩机111。并且，因第三管体145的开口 1451的相对高度大于第四管体146的开口 1461的相对高度，故可确保由内腔室1421排出至压缩机111的制冷剂皆为气态制冷剂。借此，可防止压缩机111产生液压缩的问题。至于第一管体143的开口 1431的相对高度大于第二管体144的开口 1441的相对高度，则可确保流出至膨胀装置113的制冷剂皆为液态制冷剂。
[0058]此外，本实施例的冷冻空调系统10还可包含一热回收模块13，以回收冷冻空调系统10所产生的废热而提高能源再利用率。
[0059]热回收模块13包含一流向控制器131、一热回收器132、一储液装置134及一第二温度传感器135。流向控制器131连接于压缩机111及冷凝器112之间。热回收器132的一端连接流向控制器131，热回收器132的另一端连接于冷凝器112与膨胀装置113之间的管路115。储液装置134连接热回收器132，且储液装置134可以是但不限于一储水桶或一蓄水塔。第二温度传感器135位于储液装置134，第二温度传感器135用以侦测储液装置134内的液体(例如水)的温度。并且，第二温度传感器135电性连接流向控制器131。
[0060]压缩机111所排出的高温制冷剂可经由流向控制器131的引导而流向热回收器132，热回收器132吸收高温气态制冷剂的热能而对储液装置134内的液体进行加热。并且，流向控制器131 —般尽可能地将压缩机111所排出的所有高温制冷剂皆导流至热回收器132，以使热回收器132充分吸收压缩机111所排出的高温气态制冷剂的热能而避免废热的浪费。当第二温度传感器135侦测到储液装置134内的液体(例如水)的温度到达设定需求时，流向控制器131才会将制冷剂的流向由热回收器132切换至冷凝器112。如此，可提高热回收器132的回收效率，并可确保储液装置134所提供的高温液体(如热水)的温度能够维持最佳温度。
[0061]此外，在本实施例中，热回收模块13还可包含一卸压阀133，卸压阀133的一端连接于流向控制器131，卸压阀133的另一端连接于压缩机111与蒸发器114之间的管路115。借此，当流向控制器131切换制冷剂的流向时，部分的制冷剂可回流至压缩机111，如此可避免流向控制器131于切换过程所导致流向热回收器132或冷凝器112的制冷剂的流量突增所造成的负面影响。
[0062]请接着参照图3，图3为根据本发明另一实施例的冷冻空调系统的结构配置图。由于本实施例与图1实施例相似，因此只针对相异处加以说明。
[0063]本实施例与图1实施例的差异仅在于本实施例的冷冻空调系统10的除霜辅助模块12a不具有一第二阀体122、一第三阀体123及一旁通管126。
[0064]因此，压缩机111所排出的高温气态制冷剂将依序经过第一阀体121及热交换器128后，才通过除霜控制阀116而进入蒸发器114进行辅助加热除霜，以加强除霜效果。上述的实施例的冷冻空调系统10也依旧可达到迅速除霜的效果。
[0065]请接着参照图4，图4为根据本发明再一实施例的冷冻空调系统的结构配置图。由于本实施例与图1实施例相似，因此只针对相异处加以说明。
[0066]本实施例的冷冻空调系统IOb还包含一分流器119、一辅助热交换器117及一分流管路118。分流器119位于膨胀装置113及蒸发器114之间的管路115。分流器119可以是但不限于一控制阀、一节流阀或是控制阀与节流阀的组合。
[0067]分流管路118的一端连接分流器119，分流管路118的另一端连接于蒸发器114与压缩机111之间的管路115(特别可以是连接于蒸发器114与过热度调节模块14之间的管路115)。辅助热交换器117位于分流管路118上，辅助热交换器117可以是设置于室外，但不以此为限。
[0068]当冷冻空调系统IOb无须提供冷冻或冷气的负载时，可将蒸发器114关闭，并借由分流器119而使制冷剂全部流向辅助热交换器117进行热交换，以维持压缩机111的持续运作。如此，以使热回收模块13能够持续地回收制冷剂的热能，以确保储液装置134所提供的高温液体(如热水)的温度能够维持最佳温度。
[0069]当冷冻空调系统IOb供冷冻或冷气的负载为满负载时，则关闭辅助热交换器117并借由分流器119使制冷剂全部流向蒸发器114。
[0070]当冷冻空调系统IOb供冷冻或冷气的负载为低负载时，则借由分流器119适当地调配流向蒸发器114与辅助热交换器117的制冷剂的流量比例，以同时满足冷冻或冷气的需求以及热回收模块13的持续运作。
[0071]根据上述实施例的冷冻空调系统，借由除霜控制阀与膨胀装置为并联配置的关系而引入高温制冷剂对蒸发器，以达到除霜效果。并且，本实施例的冷冻空调系统可迅速完成除霜动作并可避免热冲击以及额外耗电的问题。此外，借由除霜辅助模块的设置，以加强除霜效果。借由过热度调节模块的设置，以防止压缩机产生液压缩的问题。借由热回收模块的设置，以充分回收冷冻空调系统所产生的废热而提高能源再利用率。
【权利要求】
1.一种冷冻空调系统，其特征在于，包含: 一制冷剂循环模块，包含一压缩机、一冷凝器、一膨胀装置及一蒸发器，该压缩机、该冷凝器、该膨胀装置及该蒸发器通过一管路以依序相连而构成一循环回路；以及 一除霜控制阀，与该膨胀装置为并联配置的关系而连接于该蒸发器及该冷凝器之间。
2.根据权利要求1所述的冷冻空调系统，其特征在于，还包含一除霜辅助模块，包含一第一阀体及一第一温度传感器，该第一阀体的相对两端分别连接该压缩机及该除霜控制阀，该第一温度传感器位于该管路且邻近该除霜控制阀，该第一温度传感器电性连接该第一阀体。
3.根据权利要求2所述的冷冻空调系统，其特征在于，该除霜辅助模块还包含一第一流管、一第二流管及一热交换器，该第一阀体通过该第一流管连接该压缩机，该第一阀体通过该第二流管连接该除霜控制阀，该热交换器位于该第二流管且介于该第一阀体与该除霜控制阀之间。
4.根据权利要求3所述的冷冻空调系统，其特征在于，该除霜辅助模块还包含一旁通管、一第二阀体及一第三阀体，该旁通管与该第二流管为并联配置的关系而连接该第一阀体及该除霜控制阀之间，该第二阀体位于该热交换器与该第一阀体之间，该第三阀体位于该旁通管。
5.根据权利要求1所述的冷冻空调系统，其特征在于，还包含一热回收模块，包含一流向控制器及一热回收器，该流向控制器连接于该压缩机及该冷凝器之间，该热回收器的一端连接该流向控制器，该热回收器的另一端连接于该冷凝器与该膨胀阀之间的该管路。
6.根据权利要求5所述的冷冻空调系统，其特征在于，该热回收模块还包含一储液装置，连接该热回收器。
7.根据权利要求6所述的冷冻空调系统，其特征在于，该热回收模块还包含一第二温度传感器，位于该储液装置，且该第二温度传感器电性连接该流向控制器。
8.根据权利要求5所述的冷冻空调系统，其特征在于，该热回收模块还包含一卸压阀，该卸压阀的一端连接于该流向控制器，该卸压阀的另一端连接于该压缩机与该蒸发器之间的该管路。
9.根据权利要求1所述的冷冻空调系统，其特征在于，还包含一过热度调节模块，包含一外腔体及位于该外腔体内的一内腔体，该外腔体具有一外腔室，该内腔体具有一内腔室，该外腔室连通该冷凝器与该膨胀阀之间的该管路，该内腔室连通该压缩机与该蒸发器之间的该管路。
10.根据权利要求9所述的冷冻空调系统，其特征在于，该过热度调节模块还包含连接该外腔体的一第一管体与一第二管体以及连接该内腔体的一第三管体与一第四管体，该第一管体连接该冷凝器，该第二管体连接该膨胀装置，该第三管体连接该压缩机，该第四管体连接该蒸发器，使得该蒸发器所排出的制冷剂会先经过该内腔体后才会到达该压缩机，该第一管体位于该外腔室内的开口的相对高度大于该第二管体位于该外腔室内的开口的相对高度，该第三管体为一 U形管，位于该内腔室内的开口的相对高度大于该第四管体位于该内腔室内的开口的相对高度。
11.根据权利要求1所述的冷冻空调系统，其特征在于，还包含一分流器、一辅助热交换器及一分流管路，该分流器位于该膨胀装置及该蒸发器之间的该管路，该分流管路的一端连接该分流器，该分流管路的另一端连接于该蒸发器与该压缩机之间的该管路，该辅助热交换器位于该分流管路上。
12.根据权利要求11所述的冷冻空调系统，其中该辅助热交换器设置于室外。
13.一种冷冻空调系统，其特征在于，包含: 一制冷剂循环模块，包含一压缩机、一冷凝器、一膨胀装置及一蒸发器，该压缩机、该冷凝器、该膨胀装置及该蒸发器通过一管路以依序相连而构成一循环回路；以及 一热回收模块，包含一流向控制器及一热回收器，该流向控制器连接于该压缩机及该冷凝器之间，该热回收器的一端连接该流向控制器，该热回收器的另一端连接于该冷凝器与该膨胀阀之间的该管路。
14.根据权利要求13所述的冷冻空调系统，其特征在于，该热回收模块还包含一储液装置，连接该热回收器。
15.根据权利要求14所述的冷冻空调系统，其特征在于，该热回收模块还包含一第二温度传感器，位于该储液装置，且该第二温度传感器电性连接该流向控制器。
16.根据权利要求13所述的冷冻空调系统，其特征在于，该热回收模块还包含一卸压阀，该卸压阀的一端连接于该流向控制器，该卸压阀的另一端连接于该压缩机与该蒸发器之间的该管路。
17.根据权利要求13所述的冷冻空调系统，其特征在于，还包含一除霜控制阀，与该膨胀装置为并联配置的关系而连接于该蒸发器及该冷凝器之间。
18.根据权利要求17所述的冷冻空调系统，其特征在于，还包含一除霜辅助模块，包含一第一阀体及一第一温度传感器，该第一阀体的相对两端分别连接该压缩机及该除霜控制阀，该第一温度传感器位于该管路且邻近该除霜控制阀，该第一温度传感器电性连接该第一阀体。
19.根据权利要求18所述的冷冻空调系统，其特征在于，该除霜辅助模块还包含一第一流管、一第二流管及一热交换器，该第一阀体通过该第一流管连接该压缩机，该第一阀体通过该第二流管连接该除霜控制阀，该热交换器位于该第二流管且介于该第一阀体与该除霜控制阀之间。
20.根据权利要求19所述的冷冻空调系统，其特征在于，该除霜辅助模块更包一旁通管、一第二阀体及一第三阀体，该旁通管与该第二流管为并联配置的关系而连接该第一阀体及该除霜控制阀之间，该第二阀体位于该热交换器与该第一阀体之间，该第三阀体位于该旁通管。
21.根据权利要求13所述的冷冻空调系统，其特征在于，还包含一过热度调节模块，包含一外腔体及位于该外腔体内的一内腔体，该外腔体具有一外腔室，该内腔体具有一内腔室，该外腔室连通该冷凝器与该膨胀阀之间的该管路，该内腔室连通该压缩机与该蒸发器之间的该管路。
22.根据权利要求21所述的冷冻空调系统，其特征在于，该过热度调节模块还包含连接该外腔体的一第一管体与一第二管体以及连接该内腔体的一第三管体与一第四管体，该第一管体连接该冷凝器，该第二管体连接该膨胀装置，该第三管体连接该压缩机，该第四管体连接该蒸发器，使得该蒸发器所排出的制冷剂会先经过该内腔体后才会到达该压缩机，该第一管体位于该外腔室内的开口的相对高度大于该第二管体位于该外腔室内的开口的相对高度，该第三管体为一 U形管，且位于该内腔室内的开口的相对高度大于该第四管体位于该内腔室内的开口的相对高度。
23.根据权利要求13所述的冷冻空调系统，其特征在于，还包含一分流器、一辅助热交换器及一分流管路，该分流器位于该膨胀装置及该蒸发器之间的该管路，该分流管路的一端连接该分流器，该分流管路的另一端连接于该蒸发器与该压缩机之间的该管路，该辅助热交换器位于该分流管路上。
24.根 据权利要求23所述的冷冻空调系统，其特征在于，该辅助热交换器设置于室外。
【文档编号】F25B47/02GK103836858SQ201210567937
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2012年12月25日 优先权日:2012年11月23日
【发明者】钟弘道, 谢文德 申请人:财团法人工业技术研究院