一种高效多级组合式智能化制冷机及制冷方法

技术领域

本发明涉及热交换的技术领域，具体涉及一种高效多级组合式智能化制冷机及制冷方法。

背景技术

冷水机作为常用的工业制冷降温设备之一。冷水机的主要工作原理是将常温的水通过冷水机的压缩机制冷到一定的温度，然后将低温的冷水通入至模具或机器以进行强化冷却。

冷水机作为单机制冷设备使用，主要有三个相互联系的系统，制冷剂循环系统、水循环系统以及电器自控系统。其中压缩机是整个制冷剂循环系统的核心部件，也是制冷剂压缩的动力之源。它的作用是将输入的电能转化为机械能，将制冷剂循环压缩，以不断的产生冷量。水循环系统将冷水注入至待降温设备进行降温，电器自控系统将制冷机循环系统和水循环系统进行关联，实现冷水机的自动化智能降温。

但现有的冷水机对制冷降温有一定的限度，若是回流的高温水高于50°以上，则制冷剂循环系统的制冷压力非常大，长此以往极易导致制冷设备损坏，且对于50°以上的高温水制冷效果也有限。因此现有的制冷机一般使用在对50°以下的高温水降温，使用范围受限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效多级组合式智能化制冷机及制冷方法，以解决上述背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种高效多级组合式智能化制冷机，包括支撑架、水箱和蒸发器，水箱由所述支撑架支撑，所述水箱内设有加热组件；蒸发器设于水箱内并对水箱内的水进行降温，包括第一冷却部和第二冷却部；第一冷却循环系统包括表冷器，所述表冷器固定在所述支撑架上，所述表冷器通过管路与所述第一冷却部连通形成所述第一冷却循环系统，所述第一冷却循环系统内流动的冷媒对所述第一冷却部降温，进而将冷量传递至所述水箱内的高温水进行初步降温；第二冷却循环系统包括压缩机和冷凝器，所述压缩机和所述冷凝器固定在所述支撑架上，所述第二冷却部、所述压缩机和所述冷凝器形成所述第二冷却循环系统，所述第二冷却循环系统内流动的冷媒对所述第二冷却部降温，进而将冷量传递至所述水箱内的高温水进行再次降温；其中，所述第一冷却循环系统将所述水箱内的高温水降低至指定温度后，所述第二冷却循环系统再启动降温。

进一步地，化制冷机还包括散热风扇，所述散热风扇固定在所述支撑架上，所述散热风扇位于所述表冷器和所述冷凝器的上方。

进一步地，制冷机还包括循环水泵，所述循环水泵固定在所述支撑架上，所述水箱侧壁上连接有进水管和回水管，所述循环水泵通过进水管将冷却水排入至待冷却设备，所述回水管将热交换后的水回流至所述水箱内。

进一步地，第一冷却循环系统内流动的冷媒替换为所述水箱中的高温水，所述循环水泵将高温水通入所述第一冷却循环系统降温后再回流至所述水箱中。

进一步地，所述第二冷却循环系统还包括膨胀阀，所述膨胀阀位于所述冷凝器和所述第二冷却部之间。

进一步地，本申请还提供一种制冷方法，采用上述所述的高效多级组合式智能化制冷机进行制冷，制冷步骤如下：

将制冷机的使用温度预设至标准温度；

检测水箱内的水温是否低于第一预设温度，第一预设温度高于标准温度；

若检测到的水温高于第一预设温度，则第一冷却循环系统启动并对水箱进行降温，直至检测到水箱内的水温不高于所述第一预设温度，第二冷却循环系统启动并对水箱进行再次降温，当水温降低至标准温度时可以通入至外部设备供降温使用；

若检测到的水温不高于第一预设温度，则至少第二冷却循环系统启动并对水箱进行降温，当水温降低至标准温度时可以通入至外部设备供降温使用。

进一步地，在制冷步骤之前先进行品质检测步骤，所述品质检测步骤如下：

检测水箱内的水温是否达到第二预设温度，第二预设温度高于第一预设温度，若检测到的水温低于第二预设温度，则加热组件启动并将水箱内的水加热至第二预设温度，随后再进行制冷步骤。

进一步地，所述制冷步骤还包括：

监测降温时长，监测所述水箱的水温从第一预设温度降至标准温度时所需时长为t0，所述水箱的水温从第一预设温度降低至标准温度时所需的时长为t1-t2，若监测到t0大于t2，则控制器记录为一次异常，当异常次数超过预设值时，则制冷机停止启动并进行报警，提示用户进行维护。

进一步地，当用户进行维护后，制冷机再次启动工作进行制冷步骤，若监测到t0大于t2，则制冷机停止启动并进行报警，提示用户进行维护；若监测到t0在t1-t2之间，则记录的异常次数清零并从新记录。

进一步地，所述水箱的水温从第一预设温度降低至标准温度时所需的极限时长为t3，若监测t0大于t3，

则制冷机停止启动并进行报警，提示用户进行维护。

本发明的有益效果在于：

水箱中回流的高温水的温度较高时，第一冷却循环系统先对水箱中的水进行初步降温，水箱水温降温到第一预设温度后，第二冷却循环系统启动并对水箱进行再次降温，当水箱水温降低至标准温度时可以通入至外部设备供降温使用。通过分级阶梯时降温的方式，避免压缩机和冷凝器等器件直接对高温水进行降温，造成其运行负荷过大。且采用分级阶梯式降温的方式，使得第一冷却循环系统和第二冷却循环系统配合降温，确保冷却效率最大化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的制冷机的立体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的制冷机的内部结构示意图；

图3为本发明实施例提供的制冷方法的方法步骤图。

附图标记说明：

1、支撑架；2、水箱；3、表冷器；4、压缩机；5、冷凝器；6、散热风扇。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

参照图1-3，作为本发明实施例提供的一种高效多级组合式智能化制冷机，包括支撑架1、水箱2和蒸发器，支撑架1设置在制冷机的内部，起到支撑梁的作用。水箱2由支撑架1支撑，水箱2内设有加热组件；蒸发器设于水箱2内并对水箱2内的水进行降温，包括第一冷却部和第二冷却部；第一冷却循环系统，包括表冷器3，表冷器3固定在支撑架1上，表冷器3通过管路与第一冷却部连通形成第一冷却循环系统，第一冷却循环系统内流动的冷媒对第一冷却部降温，进而将冷量传递至水箱2内的高温水进行初步降温；第二冷却循环系统包括压缩机4和冷凝器5，压缩机4和冷凝器5固定在支撑架1上，第二冷却部、压缩机4和冷凝器5形成第二冷却循环系统，第二冷却循环系统内流动的冷媒对第二冷却部降温，进而将冷量传递至水箱2内的高温水进行再次降温；其中，第一冷却循环系统将水箱2内的高温水降低至指定温度后，第二冷却循环系统再启动降温。

水箱2中回流的高温水的温度较高时，第一冷却循环系统先对水箱2中的水进行初步降温，水箱2水温降温到第一预设温度后，第二冷却循环系统启动并对水箱2进行再次降温，当水箱2水温降低至标准温度时可以通入至外部设备供降温使用。通过分级阶梯时降温的方式，避免压缩机4和冷凝器5等器件直接对高温水进行降温，造成其运行负荷过大。且采用分级阶梯式降温的方式，使得第一冷却循环系统和第二冷却循环系统配合降温，确保冷却效率最大化。

具体地，支撑架1作为其他部件的安装基础和承载基础，水箱2、冷凝器5、压缩机4和表冷器3都由支撑架1承载，上述部件都集成、安装在一起，形成一个整体。第一冷却循环系统和第二个冷却循环系统独立工作，相互不影响。可以只启用两者中的其中一个，也可以根据需要同时启用第一个冷却循环系统和第二个冷却循环系统。制冷机还包括散热风扇6，散热风扇6固定在支撑架1上，散热风扇6位于表冷器3和冷凝器5的上方。散热风扇6开始工作，向上抽风，将表冷器3和冷凝器5表面的热量向散热风扇6上方排出，实现快速降温。

具体地，制冷机还包括循环水泵，循环水泵固定在支撑架1上，水箱2侧壁上连接有进水管和回水管，循环水泵通过进水管将冷却水排入至待冷却设备，回水管将热交换后的水回流至水箱2内。第二冷却循环系统还包括膨胀阀，膨胀阀位于冷凝器5和第二冷却部之间。

本实施例中的第二冷却循环系统工作过程如下：压缩机4吸入蒸发制冷后的低温低压制冷剂气体，然后压缩成高温高压气体送冷凝器5；高压高温气体经冷凝器5冷却后使气体冷凝变为常温高压液体；当常温高压液体流入热力膨胀阀，经节流成低温低压的湿蒸气，流入蒸发器的第二冷却部，吸收蒸发器内的冷冻水的热量使水箱2内的水温度下降；蒸发后的制冷剂再吸回到压缩机4中，又重复下一个制冷循环。

本实施例中的第一冷却循环系统工作过程如下：表冷器3表面设有多个散热翅片，表冷器3位于散热风扇6的正下方。表冷器3通过管路与第一冷却部连通形成循环系统，冷媒在第一冷却循环系统内循环，不断地将冷量传递至水箱2内的高温水，对水箱2内的高温水进行进行初步降温。

作为可变实施例，第一冷却循环系统内流动的冷媒替换为水箱2中的高温水，循环水泵将高温水通入第一冷却循环系统降温后再回流至水箱2中。此时可以通过第一冷却循环系统系统直接对高温水进行初步降温。

实施例2

作为本发明实施例提供的一种制冷方法，采用实施例1中所述的高效多级组合式智能化制冷机进行制冷，制冷步骤如下：

将制冷机的使用温度预设至标准温度；

检测水箱2内的水温是否低于第一预设温度，第一预设温度高于标准温度；

若检测到的水温高于第一预设温度，则第一冷却循环系统启动并对水箱2进行降温，直至检测到水箱2内的水温不高于所述第一预设温度，第二冷却循环系统启动并对水箱2进行再次降温，当水温降低至标准温度时可以通入至外部设备供降温使用；

若检测到的水温不高于第一预设温度，则至少第二冷却循环系统启动并对水箱2进行降温，当水温降低至标准温度时可以通入至外部设备供降温使用。

具体地，本实施例中制冷机的标准温度预设为0℃，第一预设温度为50℃，水箱2内设有温度检测传感器，温度检测传感器实时检测水箱2内的水温。当检测到的水温高于第一预设温度50℃时，第一冷却循环系统先启动并对水箱2进行降温，直至检测到水箱2内的水温为50℃时，第二冷却循环系统再启动并对水箱2进行再次降温，当水温降低至标准温度0℃时，可以将冷却水通入至外部设备供降温使用。其中，当第二冷却循环系统启动时，第一冷却循环系统既可以关闭，也可以同时启动来辅助降温。

进一步地，在制冷步骤之前先进行品质检测步骤，品质检测步骤如下：

检测水箱2内的水温是否达到第二预设温度，第二预设温度高于第一预设温度，若检测到的水温低于第二预设温度，则加热组件启动并将水箱2内的水加热至第二预设温度，随后再进行制冷步骤。

具体地，制冷机在出厂后对于其性能品质需要进行检测，本实施例中的第二预设温度为80℃，若在测试开始前，检测到水箱2中的水温低于第二预设温度80℃，则通过水箱2内的加热组件来进行加热，使得水温达到80℃以上，随后再进行制冷降温步骤。通过在水箱2内设有加热组件，可以直接将水箱2内的水加热至80℃以上，方便直接进行制冷机测试。

进一步地，制冷步骤还包括：

监测降温时长，监测所述水箱2的水温从第一预设温度降至标准温度时所需时长为t0，所述水箱2的水温从第一预设温度降低至标准温度时所需的时长为t1-t2，若监测到t0大于t2，则控制器记录为一次异常，当异常次数超过预设值时，则制冷机停止启动并进行报警，提示用户进行维护。

具体地，在第二冷却循环系统中，由于冷媒介质存在一定的耗损，随着制冷机的使用次数增加，制冷机的制冷效果会逐渐变差。因此，通过监测水箱2的水温从第一预设温度降至标准温度时所需时长为t0，来把控制冷机的制冷效果。本实施例中，t1为180s，t2为200s，水箱2的水温从第一预设温度降低至标准温度时所需的时长为180s-200s，若监测到t0大于200s，则控制器记录制冷机为为一次异常工作。由于制冷降温收到很多因素影响，一次异常工作并不能说明是制冷机的第二冷却循环系统存在故障，因此设定10次异常来作为预设值。当异常次数超过10次的预设值时，则制冷机停止启动并进行报警，提示用户进行维护，维护过程一般是对冷媒介质进行重新更换或填充，基本可以解决制冷变差的问题。

进一步地，当用户进行维护后，制冷机再次启动工作进行制冷步骤，若监测到t0大于t2，则制冷机停止启动并进行报警，提示用户进行维护；若监测到t0在t1-t2之间，则记录的异常次数清零并从新记录。

具体地，在用户对制冷机进行维护后，也会存在维护不彻底或者是其他的问题导致制冷效果依然没有改善，在制冷机进行维护后的首次启动过程，监测水箱2的水温从第一预设温度降至标准温度时所需时长t0，若t0大于200s，则说明制冷机没有维护好，则制冷机停止启动并进行报警，提示用户继续进行维护。若监测到t0在180s-200s之间，则说明书制冷机的制冷效果得到改善，基本回到了初始使用时的制冷效果，因此记录的异常次数清零并从新记录。

进一步地，水箱2的水温从第一预设温度降低至标准温度时所需的极限时长为t3，若监测t0大于t3，则制冷机停止启动并进行报警，提示用户进行维护。当制冷效率较低不再满足使用需求时，及时进行报警，提示用户来进行维护。填充或更换冷媒介质。

本实施例中，t3为220s，若监测t0大于220s，则制冷机停止启动并进行报警，提示用户及时进行维护。在上述的制冷过程中，虽然监测到水温从第一预设温度降至标准温度时所需时长为t0大于t2，仅记录为一次异常工作，此时的冷机并不会进行报警，提示用户进行维护。但从第一预设温度降至标准温度时所需时长t0过大时，会严重影响制冷机的工作效率。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。