CN106196682A - 双制冷系统、超低温制冷设备及制冷方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种双制冷系统、超低温制冷设备及制冷方法。双制冷系统包括两套自复叠制冷回路，自复叠制冷回路包括压缩机、冷凝器、气液分离器、蒸发器和板式换热器，压缩机与冷凝器连接，冷凝器与气液分离器连接，气液分离器与板式换热器的换热通道一连接，气液分离器通过高温毛细管与板式换热器的换热通道二连接，板式换热器的换热通道一通过低温毛细管与蒸发器连接，蒸发器与板式换热器的换热通道二连接，板式换热器的换热通道二与压缩机连接；两个蒸发器的蒸发管交替并排布置，两个冷凝器的冷凝管通过散热翅片集成在一起形成整体式冷凝组件。实现提高双制冷系统的稳定性和可靠性，并满足在现有体积条件下的组装要求。
Description
技术领域
本发明涉及制冷装置，尤其涉及一种双制冷系统、超低温制冷设备及制冷方法。
背景技术
目前，超低温柜是一类可以将箱内温度降至-80℃以下并保持箱内温度以保存贵重医用物品的保存箱。由于蒸发冷凝压差很大和压缩机的局限性，单个压缩机很难满足要求，现有技术中的超低温柜普遍采用自复叠设计，即压缩机压缩两种工质，利用两种工质不同的物理特性在中间换热器内进行换热后达到指定蒸发温度的目的。然而，压缩机压缩两种工质，压缩机所承受的压缩机压比很大，制冷系统容易坏在长期运行容易出现制冷问题，导致现有技术中超低温制冷设备的稳定性和可靠性较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种双制冷系统、超低温制冷设备及制冷方法，解决现有技术中超低温制冷设备的稳定性和可靠性较低的缺陷，实现提高双制冷系统的稳定性和可靠性，并满足超低温制冷设备在现有体积条件下的组装要求。
本发明提供的技术方案是，一种双制冷系统，包括两套自复叠制冷回路，所述自复叠制冷回路包括压缩机、冷凝器、气液分离器、蒸发器和板式换热器，所述压缩机的排气口与所述冷凝器的进口连接，所述冷凝器的出口与所述气液分离器的进口连接，所述气液分离器的排气口与所述板式换热器的换热通道一的进口连接，所述气液分离器的排液口通过高温毛细管与所述板式换热器的换热通道二的进口连接，所述板式换热器的换热通道一的出口通过低温毛细管与所述蒸发器的进口连接，所述蒸发器的出口与所述板式换热器的换热通道二的进口连接，所述板式换热器的换热通道二的出口与所述压缩机的回气口连接；两个所述蒸发器的蒸发管交替并排布置，两个所述冷凝器的冷凝管通过散热翅片集成在一起形成整体式冷凝组件。
进一步的，还包括回热器，所述回热器的第一换热通道连接在所述板式换热器的换热通道一的出口和所述低温毛细管之间，所述回热器的第二换热通道连接在所述蒸发器的出口和所述板式换热器的换热通道二的进口之间。
进一步的，所述冷凝器的出口与所述气液分离器的进口之间设置有防露管。
进一步的，所述板式换热器为湍流板式换热器。
进一步的，所述自复叠制冷回路中的制冷剂为R600a和R1150的混合物，R600a与R1150的重量比为（60~75）：（25~40）；或者，所述自复叠制冷回路中的制冷剂为R600a、R23和R14的混合物，R600a、R23与R14的重量比为（44~55）：（36~44）：（9~12）。
本发明还提供一种超低温制冷设备，包括外壳和内胆，所述内胆设置在所述外壳中，所述外壳中还形成有机仓，还包括上述双制冷系统，所述双制冷系统中的蒸发管贴在所述内胆上，所述双制冷系统中的整体式冷凝组件位于所述机仓中，所述机仓中设置有风扇，所述风扇位于所述整体式冷凝组件的一侧。
优选的，所述蒸发管与所述内胆之间形成的间隙中填充有导热胶，所述蒸发器通过铝箔胶带固定在所述内胆上。
本发明又提供一种制冷方法，采用上述双制冷系统，制冷方法为：制冷工质由压缩机的排气口以高温高压的气体排出进入到冷凝器中，经冷凝器的冷却后变为液态工质和气态工质，液态工质和气态工质进入气液分离器后分离并分别进入气态回路和液态回路；气态回路中，气态工质进入板式换热器的换热通道一中，在板式换热器内被冷却，之后进入低温毛细管，经过低温毛细管的节流之后进入蒸发器蒸发制冷，并在蒸发器换热结束后进入板式换热器的换热通道二中；液态回路中，液态工质直接经过高温毛细管节流后进入板式换热器的换热通道二中与气态回路汇合，共同对板式换热器的换热通道一冷却，并最终一同回到压缩机回气口。
本发明提供的双制冷系统、超低温制冷设备及制冷方法，通过采用两套自复叠制冷回路进行制冷，当其中一自复叠制冷回路失效时，另一自复叠制冷回路能够继续维持设备继续制冷，克服了单个制冷系统的故障发生率较高的问题，更提高了制冷系统的运行可靠性，同时，两套自复叠制冷回路中冷凝器的冷凝器通过散热翅片集成形成一个整体式冷凝组件，从而可以采用单个冷凝风机满足两套自复叠制冷回路散热的要求，大大缩小了冷凝器所占用的空间，以满足超低温制冷设备在现有体积条件下的组装要求，另外，两套自复叠制冷回路中蒸发器的蒸发管交替并排布置，使得两个蒸发器相互嵌在一起，可以最大限度的利用蒸发器的制冷能力，并确保制冷均匀性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明双制冷系统实施例的原理图；
图2为本发明双制冷系统实施例中两个冷凝器的组装图；
图3为本发明双制冷系统实施例中两个蒸发器的组装图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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。
如图1-图3所示，本实施例双制冷系统，包括两套自复叠制冷回路100，所述自复叠制冷回路100包括压缩机1、冷凝器2、气液分离器3、蒸发器4和板式换热器5，所述压缩机1的排气口与所述冷凝器2的进口连接，所述冷凝器2的出口与所述气液分离器3的进口连接，所述气液分离器3的排气口与所述板式换热器5的换热通道一的进口连接，所述气液分离器3的排液口通过高温毛细管6与所述板式换热器5的换热通道二的进口连接，所述板式换热器5的换热通道一的出口通过低温毛细管7与所述蒸发器4的进口连接，所述蒸发器4的出口与所述板式换热器5的换热通道二的进口连接，所述板式换热器5的换热通道二的出口与所述压缩机1的回气口连接；两个所述蒸发器4的蒸发管41交替并排布置，两个所述冷凝器2的冷凝管21通过散热翅片（未图示）集成在一起形成整体式冷凝组件。
具体而言，本实施例双制冷系统采用两套自复叠制冷回路100形成，两套自复叠制冷回路100能够独立的进行制冷，从而在其中一自复叠制冷回路100发生故障时，另一自复叠制冷回路100能够继续运行进行制冷，确保本实施例双制冷系统能够可靠的运行。而由于受制冷设备外壳所形成的安装空间的限制，为了将两套自复叠制冷回路100组装在制冷设备外壳中，以满足现有体积条件下的组装要求，两个冷凝器2的冷凝管21共用一套散热翅片，使得两个冷凝器2可以共用一个风扇，占用的空间达到极大的减小，以有效的满足现有制冷设备体积条件下的组装要求。同时，两个蒸发器4蒸发管41交替并排布置，使得两个蒸发器4相互嵌在一起，可以最大限度的利用蒸发器的制冷能力，同时可以确保制冷均匀性。而压缩机1的回气口还通过膨胀毛细管12连接有膨胀罐11。
其中，本实施例双制冷系统还包括回热器8，所述回热器8的第一换热通道连接在所述板式换热器5的换热通道一的出口和所述低温毛细管7之间，所述回热器8的第二换热通道连接在所述蒸发器4的出口和所述板式换热器5的换热通道二的进口之间。另外，冷凝器2的出口与所述气液分离器3的进口之间设置有防露管9。而为了提高换热效率，板式换热器5为湍流板式换热器，采用湍流板式换热器作为级间换热器模块的主体部件，高雷诺数的湍流逆向换热使的级间换热器的尺寸急剧缩小，以满足达到目的尺寸的要求，集成放入到制冷设备的外壳内部。
进一步的，本实施例双制冷系统中所使用的制冷剂，其配比也是影响整个制冷系统制冷能力的关键因素，自复叠制冷回路中的制冷剂为R600a和R1150的混合物，R600a与R1150的重量比为（60~75）：（25~40）；或者，所述自复叠制冷回路中的制冷剂为R600a、R23和R14的混合物，R600a、R23与R14的重量比为（44~55）：（36~44）：（9~12）。通过实际测试发现，上述配比的制冷剂，能够减少内容积，提高制冷回路的能效比。
本发明还提供一种超低温制冷设备，包括外壳和内胆，所述内胆设置在所述外壳中，所述外壳中还形成有机仓，还包括上述双制冷系统，所述双制冷系统中的蒸发管贴在所述内胆上，所述双制冷系统中的整体式冷凝组件位于所述机仓中，所述机仓中设置有风扇，所述风扇位于所述整体式冷凝组件的一侧。优选的，所述蒸发管与所述内胆之间形成的间隙中填充有导热胶，所述蒸发器通过铝箔胶带固定在所述内胆上。
本发明又提供一种制冷方法，采用上述双制冷系统，制冷方法为：制冷工质由压缩机的排气口以高温高压的气体排出进入到冷凝器中，经冷凝器的冷却后变为液态工质和气态工质，液态工质和气态工质进入气液分离器后分离并分别进入气态回路和液态回路；
气态回路中，气态工质进入板式换热器的换热通道一中，在板式换热器内被冷却，之后经由回热器的第一换热通道进入低温毛细管，经过低温毛细管的节流之后进入蒸发器蒸发制冷，并在蒸发器换热结束后进入到回热器的第二换热通道以对第一换热通道进行冷却，之后从回热器输出进入板式换热器的换热通道二中；
液态回路中，液态工质直接经过高温毛细管节流后进入板式换热器的换热通道二中与气态回路汇合，共同对板式换热器的换热通道一冷却，并最终一同回到压缩机回气口。
本发明提供的双制冷系统、超低温制冷设备及制冷方法，通过采用两套自复叠制冷回路进行制冷，当其中一自复叠制冷回路失效时，另一自复叠制冷回路能够继续维持设备继续制冷，克服了单个制冷系统的故障发生率较高的问题，更提高了制冷系统的运行可靠性，同时，两套自复叠制冷回路中冷凝器的冷凝器通过散热翅片集成形成一个整体式冷凝组件，从而可以采用单个冷凝风机满足两套自复叠制冷回路散热的要求，大大缩小了冷凝器所占用的空间，以满足超低温制冷设备在现有体积条件下的组装要求，另外，两套自复叠制冷回路中蒸发器的蒸发管交替并排布置，使得两个蒸发器相互嵌在一起，可以最大限度的利用蒸发器的制冷能力，并确保制冷均匀性。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种双制冷系统，特征在于，包括两套自复叠制冷回路，所述自复叠制冷回路包括压缩机、冷凝器、气液分离器、蒸发器和板式换热器，所述压缩机的排气口与所述冷凝器的进口连接，所述冷凝器的出口与所述气液分离器的进口连接，所述气液分离器的排气口与所述板式换热器的换热通道一的进口连接，所述气液分离器的排液口通过高温毛细管与所述板式换热器的换热通道二的进口连接，所述板式换热器的换热通道一的出口通过低温毛细管与所述蒸发器的进口连接，所述蒸发器的出口与所述板式换热器的换热通道二的进口连接，所述板式换热器的换热通道二的出口与所述压缩机的回气口连接；两个所述蒸发器的蒸发管交替并排布置，两个所述冷凝器的冷凝管通过散热翅片集成在一起形成整体式冷凝组件。
2. 根据权利要求1所述的双制冷系统，其特征在于，还包括回热器，所述回热器的第一换热通道连接在所述板式换热器的换热通道一的出口和所述低温毛细管之间，所述回热器的第二换热通道连接在所述蒸发器的出口和所述板式换热器的换热通道二的进口之间。
3. 根据权利要求1所述的双制冷系统，其特征在于，所述冷凝器的出口与所述气液分离器的进口之间设置有防露管。
4. 根据权利要求1所述的双制冷系统，其特征在于，所述板式换热器为湍流板式换热器。
5. 根据权利要求1所述的双制冷系统，其特征在于，所述自复叠制冷回路中的制冷剂为R600a和R1150的混合物，R600a与R1150的重量比为（60~75）：（25~40）；或者，所述自复叠制冷回路中的制冷剂为R600a、R23和R14的混合物，R600a、R23与R14的重量比为（44~55）：（36~44）：（9~12）。
6. 一种超低温制冷设备，包括外壳和内胆，所述内胆设置在所述外壳中，所述外壳中还形成有机仓，其特征在于，还包括如权利要求1-5任一所述的双制冷系统，所述双制冷系统中的蒸发管贴在所述内胆上，所述双制冷系统中的整体式冷凝组件位于所述机仓中，所述机仓中设置有风扇，所述风扇位于所述整体式冷凝组件的一侧。
7. 根据权利要求6所述的超低温制冷设备，其特征在于，所述蒸发管与所述内胆之间形成的间隙中填充有导热胶，所述蒸发器通过铝箔胶带固定在所述内胆上。
8. 一种制冷方法，其特征在于，采用如权利要求1-5任一所述的双制冷系统，制冷方法为：制冷工质由压缩机的排气口以高温高压的气体排出进入到冷凝器中，经冷凝器的冷却后变为液态工质和气态工质，液态工质和气态工质进入气液分离器后分离并分别进入气态回路和液态回路；气态回路中，气态工质进入板式换热器的换热通道一中，在板式换热器内被冷却，之后进入低温毛细管，经过低温毛细管的节流之后进入蒸发器蒸发制冷，并在蒸发器换热结束后进入板式换热器的换热通道二中；液态回路中，液态工质直接经过高温毛细管节流后进入板式换热器的换热通道二中与气态回路汇合，共同对板式换热器的换热通道一冷却，并最终一同回到压缩机回气口。
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