冷冻装置的除霜系统以及冷却单元制造方法及图纸

本发明专利技术的冷冻装置的除霜系统具备：冷却器、冷冻机、冷媒回路、除霜回路、开闭阀、压力调整部及第一热交换部，所述冷却器设置于冷冻室的内部，具有导设至壳体内部的热交换管及排水接收部；所述冷冻机冷却液化CO2冷媒；所述冷媒回路用于使由所述冷冻机冷却液化的CO2冷媒在所述热交换管中循环；所述除霜回路从所述热交换管的入口路及出口路分支，与所述热交换管一同形成CO2循环路；所述开闭阀在除霜时关闭，使所述CO2循环路成为闭合路；所述压力调整部，除霜时用于调整在所述闭合路中循环的CO2冷媒的压力；所述第一热交换部设置于所述冷却器下方，导设所述除霜回路以及使作为第一加热介质的盐水循环的第一盐水回路，用于通过所述盐水加热在所述除霜回路中循环的CO2冷媒，其中，除霜时通过热虹吸作用使CO2冷媒在所述闭合路中自然循环。

【技术实现步骤摘要】
冷冻装置的除霜系统以及冷却单元本申请是申请日为2014年11月25日，申请号为201480032612.7，专利技术名称为冷冻装置的除霜系统以及冷却单元的分案申请。要求日本在先申请JP2013-259751的优先权，优先权日为2013年12月17日。
本专利技术涉及除霜系统以及可适用于该除霜系统的冷却单元，所述除霜系统适用于在设置于冷冻室内的冷却器中使CO2冷媒循环从而对冷冻室进行冷却的冷冻装置，并用于去除在该冷却器设置的热交换管上附着的霜。
技术介绍
从防止臭氧层破坏及防止地球变暖的观点考虑，作为用于室内空调或对食品等冷冻的冷冻装置的冷媒，考虑使用NH3或CO2等自然冷媒。因此，将冷却性能高但有毒性的NH3作为一次冷媒，并将无毒无味的CO2作为二次冷媒的冷冻装置正在被广泛应用。所述冷冻装置通过级联冷凝器连接一次冷媒回路和二次冷媒回路，在该级联冷凝器中进行NH3冷媒与CO2冷媒间的热授受。通过NH3冷媒冷却而液化的CO2冷媒送到设置于冷冻室内部的冷却器中。通过设置于冷却器中的传热管冷却冷冻室内的空气。因而一部分汽化的CO2冷媒通过二次冷媒回路回到级联冷凝器，通过级联冷凝器再次冷却液化。冷冻装置的运转中，由于设置于冷却器的热交换管上附着霜，传热效率降低，因此需要定期中断冷冻装置的运转，进行除霜。以往，作为设置于冷却器的热交换管的除霜方法，进行向热交换管喷水，或用电加热器加热热交换管等方法。但通过喷水进行的除霜产生了新的霜冻源，通过电加热器进行的加热耗费很高的电量，不符合节能原则。尤其是，通过喷水进行的除霜，需要大容量的水槽和大口径的供水配管及排水配管，因此导致设备施工成本增加。在专利文献1及2中，公开了这样的冷冻装置的除霜系统。专利文献1中公开的除霜系统，设置有利用由NH3冷媒生成的热量使CO2冷媒汽化的热交换器，使由该热交换器生成的CO2热气在冷却器内的热交换管循环从而进行除霜。专利文献2中公开的除霜系统设置有通过吸收NH3冷媒的排热的冷却水加热CO2冷媒的热交换器，使加热的CO2冷媒在冷却器内的热交换管的循环从而进行除霜。专利文献1以及2中，公开了这种的冷冻装置的除霜系统。专利文献1中公开的除霜系统，设置有利用由NH3冷媒生成的热量使CO2冷媒汽化的热交换器，使由该热交换器生成的CO2热气在冷却器内的热交换管循环从而进行除霜。专利文献2中公开的除霜系统设置有通过吸收NH3冷媒的排热的冷却水来加热CO2冷媒的热交换器，使加热的CO2冷媒在冷却器内的热交换管的循环从而进行除霜。专利文献3中公开了在冷却器中除冷却管另外独立设置加热管，除霜操作时使温水或温盐水流过该加热管，使附着在所述冷却管上的霜溶解、去除的手段。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利公开2010-181093号公报专利文献2：日本专利公开2013-124812号公报专利文献3：日本专利公开2003-329334号公报
技术实现思路
(一)要解决的技术问题专利文献1以及2中公开的除霜系统，需要在现场施工与冷却系统分开的另外系统的CO2冷媒和NH3冷媒配管，存在导致设备施工成本增加的可能。此外，由于所述热交换器在冷冻室的外部另外设置，因此需要用于设置热交换器的额外的空间。专利文献2的除霜系统中，为了防止热交换管的热冲击(急剧的加热/冷却)，需要加压/减压调整装置。此外，为了防止对冷却水与CO2冷媒进行热交换的热交换器的冻结，需要在除霜操作完成后将热交换器的冷却水排出的操作，存在操作变得繁琐等问题。专利文献3中公开的除霜方式需要设置所述加热管，使冷却器的热交换部大型化的同时，还需要用于加热温水或温盐水的热源。此外，由于通过板翅式散热片等从外侧加热冷却管，因此存在传热效率不高的问题。在由一次冷媒回路和二次冷媒回路构成的二元冷冻机中，在二次冷媒回路中存在高温高压的CO2气体，所述一次冷媒回路中使NH3冷媒循环，具有冷冻循环结构设备，所述二次冷媒回路中使CO2冷媒循环，通过级联冷凝器与所述一次冷媒回路连接并具有冷冻循环结构设备。因此，能够进行使CO2热气在冷却器的热交换管中循环的除霜。然而，由于设置切换阀或分支配管等使装置复杂化及高成本化，以及由高元/低元的热平衡引起控制系统的不稳定化成为技术问题。本专利技术是鉴于上述问题点而完成的，其目的在于，在使用CO2冷媒的冷冻装置中，实现降低设置于冷冻室等冷却空间的冷却器的除霜所需要的原始成本和运行成本，以及节能。(二)技术方案本专利技术的至少一个实施方式的除霜系统中，(1)该冷冻装置的除霜系统，具有冷却器、冷冻机以及冷媒回路，所述冷却器设置于冷冻室的内部，具有壳体、导设至该壳体内部的热交换管，以及设置于所述热交换管下方的排水接收部，所述冷冻机构成为使CO2冷媒冷却液化，所述冷媒回路与所述热交换管相连接，用于使由所述冷冻机冷却液化的CO2冷媒在所述热交换管中循环，所述除霜系统具备除霜回路、开闭阀、压力调整部及第一热交换部，所述除霜回路从所述热交换管的入口路及出口路分支，与所述热交换管一同形成CO2循环路，所述开闭阀设置于所述热交换管的入口路及出口路上，除霜时关闭使所述CO2循环路成为闭合路，所述压力调整部在除霜时用于调整在所述闭合路循环的CO2冷媒的压力，所述第一热交换部设置于所述冷却器的下方，导设所述除霜回路以及使作为第一加热介质的盐水循环的第一盐水回路，用于通过所述盐水加热在所述除霜回路中循环的CO2冷媒，除霜时通过热虹吸作用使CO2冷媒在所述闭合路中自然循环。在上述结构(1)中，通过在除霜时关闭所述开闭阀，从而形成所述闭合路。通过所述压力调整部对所述闭合路进行压力调整，闭合路的CO2冷媒保持在比冷冻室内空气中存在的水蒸气的冰点(例如0℃)更高的冷凝温度。当闭合路中的CO2冷媒超过达到所述冷凝温度时的设定压力时，CO2冷媒的一部分回到冷媒回路，闭合路维持设定压力。闭合路中的CO2冷媒液因重力沿所述除霜回路下降至所述第一热交换部，在第一热交换部通过盐水加热、汽化。汽化的CO2冷媒通过热虹吸作用沿所述除霜回路上升，上升的CO2冷媒气体加热融化附着于在冷却器内部设置的所述热交换管外表面上的霜。对霜释放热量而液化的CO2冷媒因重力沿除霜回路下降。下降至第一热交换部中的CO2冷媒液再次通过第一热交换部加热、汽化。此外，这里“冷冻室”包括所有形成的冷藏室或其他冷却空间，排水接收部包括排水盘，还包括所有具有能够接收储存排水的功能的设备。此外，所述热交换管的“入口路”以及“出口路”是指从所述冷却器壳体的隔壁附近的所述壳体外侧的、设置于所述冷冻室内部的热交换管的区域。根据上述结构(1)，现有的除霜方式如专利文献3中公开的这样，通过散热片利用来自外部的传热将盐水的保有热传递到热交换管(外表面)。对此，根据上述结构(1)，利用具有超过室内空气中水蒸气冰点的冷凝温度的CO2冷媒的冷凝潜热，由热交换管内部通过管壁去除附着在热交换管外表面的霜，因此能够增加对霜的传热量。此外，在现有的除霜方式中，由于除霜初期投入的热量被冷却器内CO2冷媒液的蒸发所消耗，故导致热效率降低。对此，根据上述结构(1)，隔绝除霜时形成的闭合路与其他部位的热授受，因此能够使闭合路内的热能不释放到外部去，实现能够节能的除霜。此外，在由冷媒回路及除霜回路形成的闭合路中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冷冻装置的除霜系统，其特征在于，具有冷却器、冷冻机以及冷媒回路，所述冷却器设置于冷冻室内部，具有壳体、导设至该壳体内部的热交换管，以及设置于所述热交换管下方的排水接收部，所述冷冻机构成为使CO2冷媒冷却液化，所述冷媒回路与所述热交换管相连接，用于使由所述冷冻机冷却液化的CO2冷媒在所述热交换管中循环，所述除霜系统具备除霜回路、开闭阀、压力调整部及第一热交换部，所述除霜回路从所述热交换管的入口路及出口路分支，与所述热交换管一同形成CO2循环路；所述开闭阀设置于所述热交换管的入口路及出口路上，除霜时关闭使所述CO2循环路成为闭合路；所述压力调整部在除霜时用于调整在所述闭合路循环的CO2冷媒的压力；所述第一热交换部设置于所述冷却器的下方，导设所述除霜回路以及使作为第一加热介质的盐水循环的第一盐水回路，用于通过所述盐水加热在所述除霜回路中循环的CO2冷媒，除霜时通过热虹吸作用使CO2冷媒在所述闭合路中自然循环。

【技术特征摘要】
2013.12.17 JP 2013-2597511.一种冷冻装置的除霜系统，其特征在于，具有冷却器、冷冻机以及冷媒回路，所述冷却器设置于冷冻室内部，具有壳体、导设至该壳体内部的热交换管，以及设置于所述热交换管下方的排水接收部，所述冷冻机构成为使CO2冷媒冷却液化，所述冷媒回路与所述热交换管相连接，用于使由所述冷冻机冷却液化的CO2冷媒在所述热交换管中循环，所述除霜系统具备除霜回路、开闭阀、压力调整部及第一热交换部，所述除霜回路从所述热交换管的入口路及出口路分支，与所述热交换管一同形成CO2循环路；所述开闭阀设置于所述热交换管的入口路及出口路上，除霜时关闭使所述CO2循环路成为闭合路；所述压力调整部在除霜时用于调整在所述闭合路循环的CO2冷媒的压力；所述第一热交换部设置于所述冷却器的下方，导设所述除霜回路以及使作为第一加热介质的盐水循环的第一盐水回路，用于通过所述盐水加热在所述除霜回路中循环的CO2冷媒，除霜时通过热虹吸作用使CO2冷媒在所述闭合路中自然循环。2.根据权利要求1所述的冷冻装置的除霜系统，其特征在于，所述第一盐水回路包括导设至所述排水接收部的盐水回路。3.根据权利要求1所述的冷冻装置的除霜系统，其特征在于，所述除霜回路及所述第一盐水回路导设至所述排水接收部，所述第一热交换部由导设至所述排水接收部的所述除霜回路以及导设至所述排水接收部的第一盐水回路构成，通过在所述第一盐水回路中循环的所述盐水加热所述排水接收部及所述除霜回路内的CO2冷媒。4.根据权利要求1所述的冷冻装置的除霜系统，其特征在于，还具备用于通过所述第二加热介质加热所述盐水的第二热交换部，所述第一盐水回路设置于所述第一热交换部及所述第二热交换部之间。5.根据权利要求1至4中任一项所述的冷冻装置的除霜系统，其特征在于，还具备第二盐水回路，其由所述第一盐水回路分支导设至所述冷却器内部，用于通过所述盐水加热在所述热交换管内循环的CO2冷媒。6.根据权利要求1至5中任一项所述的冷冻装置的除霜系统，其特征在于，还具备第一温度传感器及第二温度传感器，所述第一温度传感器及第二温度传感器分别设置于所述第一盐水回路的入口及出口，用于检测流过所述入口以及所述出口的所述盐水的温度。7.根据权利要求1所述的冷冻装置的除霜系统，其特征在于，所述冷冻机具有一次冷媒回路、二次冷媒回路、CO2储液器及CO2液压泵，所述一次冷媒回路中NH3冷媒循环，并设置有冷冻循环结构设备；所述二次冷媒回路中CO2冷媒循环，并导设至所述冷却器上，同时通过级联冷凝器与所述一次冷媒回路...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉川朝郁，佐野诚，寺岛巌，茅嶋大树，
申请(专利权)人：株式会社前川制作所，
类型：发明
国别省市：日本,JP