CN111219921A - 低温制冷系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种低温制冷系统，包括过滤器、气泵、分离器通过管路连接而成的载冷剂获取回路，还包括循环泵、低温制冷机、制冷换热器、被冷却物体（或空间）通过管路连接而成的载冷剂循环回路，以及用于切换载冷剂获取回路和载冷剂循环回路的阀体。该低温制冷系统从空气中通过载冷剂获取回路获得载冷剂，再通过载冷剂循环回路实现循环制冷，最终达到对被冷却物体（或空间）制冷的目的。这是一种适用不同环境、成本相对较低、工作温区大、载冷剂方便获取的低温制冷系统。
Description
技术领域
本发明涉及低温制冷技术领域，具体涉及一种低温制冷系统。
背景技术
低温制冷技术在石油、空分、超导体、生命科学、医学、航空航天、远洋渔业及化工等领域有着非常广泛的应用。
目前使用最多低温制冷系统包括低温制冷机直冷、液氮制冷、半导体制冷等等；低温制冷机包括斯特林(stirling)制冷机、福德-麦克马洪(GM)制冷机以及焦耳-汤姆逊(JouleThomson)制冷机等因其自身构造、体积、重量、振动等因素的限制，在空间狭小、对振动敏感的环境并不适用；液氮制冷需要经常补充液氮，成本高昂且工序繁琐，同时液氮沸腾也会引发振动；半导体制冷的制冷效率比低温制冷机要低很多，在运行成本上劣势明显。
因此需要提出一种新的方案来解决这些问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种适用不同环境、成本相对较低、工作温区大、载冷剂方便获取的低温制冷系统。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种低温制冷系统，包括过滤器、气泵、分离器通过管路连接而成的载冷剂获取回路，还包括循环泵、低温制冷机、制冷换热器、被冷却物体（或空间）通过管路连接而成的载冷剂循环回路，以及用于切换载冷剂获取回路和载冷剂循环回路的阀体。
所述过滤器其作用是过滤掉空气中的杂质，包括颗粒物、油雾、水、有机气体等；所述气泵是为空气提供驱动力；所述分离器是从空气中分离出所需要的作为载冷剂的气体；所述阀体其作用是切换回路；所述循环泵是为内循环系统提供驱动力；所述低温制冷机是低温制冷系统冷源；所述制冷换热器是载冷剂与所述低温制冷机进行热交换的载体；所述被冷却物体（或空间）是需要冷却的物体（或空间）。
优选地，所述分离器采用氮气分离膜。
优选地，所述阀体采用三通二位阀。
优选地，所述低温制冷机采用包括斯特林(stirling)制冷机、福德-麦克马洪(GM)制冷机以及焦耳-汤姆逊(JouleThomson)制冷机等。
优选地，所述制冷换热器和所述低温制冷机的冷头为一体式结构。
通过所述过滤器、气泵、分离器通过管路连接而成的载冷剂获取回路，其工作过程是所述气泵提供驱动力，驱动空气进入所述过滤器；所述过滤器，将空气中的颗粒物、油雾、水、有机气体等杂质去掉；之后空气进入所述分离器，所述分离器将所需的载冷剂从空气中分离出来；最终达到获取载冷剂的目的。
当获取的载冷剂通过所述阀体进入由所述循环泵、低温制冷机、制冷换热器、被冷却物体（或空间）通过管路连接而成的载冷剂循环回路时，所述阀体的第一端口与第二端口导通；载冷剂通过所述循环泵的增压，进入所述制冷换热器，并与所述低温制冷机进行换热，获得低温；获得低温载冷剂在所述循环泵的继续驱动下，进入所述被冷却物体（或空间），与被冷却物体（或空间）进行换热，最终达到制冷的目的；载冷剂可以是气态、液态或者气液两相。
当低温制冷系统获取的载冷剂足够维持系统运行时，所述阀体的第三端口与第二端口导通，使载冷剂在所述循环泵、低温制冷机、制冷换热器、被冷却物体（或空间）通过管路连接而成的载冷剂循环回路内循环制冷；载冷剂可以是气态、液态或者气液两相。
本发明的有益效果是：1.通过分离器可以从空气中获取二氧化碳、氧、氮等作为载冷剂，方便快捷，成本更低；2.无需人工加注制冷剂，操作简单，工序简化，节省人力成本；3.通过管道输送载冷剂，避免低温制冷机的振动传导至负荷载体，使得对振动敏感的环境也能适用；4. 通过管道输送载冷剂，可以将冷量传递到更狭小的空间，适用空间更为广泛；5.低温制冷机可以在液氮温区制取冷量，同时从空气中获取的载冷剂也可以达到液氮温区而不凝固，因此工作温区更大。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
图 1 为本发明低温制冷系统的结构示意图。
图中1.过滤器，2.气泵，3.分离器，4.阀体，4.1.阀体第一端口，4.2.阀体第二端口，4.3.阀体第三端口，5.循环泵，6.低温制冷机，7.制冷换热器，8. 被冷却物体（或空间）。
具体实施方式
请参阅图 1，为本发明低温制冷系统的结构示意图。所述低温制冷系统包括：包括过滤器（1）、气泵（2）、分离器（3）通过管路连接而成的载冷剂获取回路，还包括循环泵（5）、低温制冷机（6）、制冷换热器（7）、被冷却物体（或空间）（8）通过管路连接而成的载冷剂循环回路，以及用于切换载冷剂获取回路和载冷剂循环回路的阀体（4）。
所述过滤器（1）其作用是过滤掉空气中的杂质，包括颗粒物、油雾、水、有机气体等；所述气泵（2）是为空气提供驱动力；所述分离器（3）是从空气中分离出所需要的作为载冷剂的气体；所述阀体（4）体其作用是切换回路；所述循环泵（5）是为内循环系统提供驱动力；所述低温制冷机（6）是低温制冷系统冷源；所述制冷换热器（7）是载冷剂与所述低温制冷机进行热交换的载体；所述被冷却物体（或空间）（8）是需要冷却的物体（或空间）。
通过所述过滤器（1）、气泵（2）、分离器（3）通过管路连接而成的载冷剂获取回路，其工作过程是所述气泵（2）提供驱动力，驱动空气进入所述过滤器（1）；所述过滤器（1），将空气中的颗粒物、油雾、水、有机气体等杂质去掉；之后空气进入所述分离器（3），所述分离器（3）将所需的载冷剂从空气中分离出来；最终达到获取载冷剂的目的。
当获取的载冷剂通过所述阀体（4）进入由所述循环泵（5）、低温制冷机（6）、制冷换热器（7）、被冷却物体（或空间）（8）通过管路连接而成的载冷剂循环回路时，所述阀体（4）的第一端口（4.1）与第二端口（4.2）导通；载冷剂通过所述循环泵（5）的增压，进入所述制冷换热器（7），并与所述低温制冷机（6）进行换热，获得低温；获得低温载冷剂在所述循环泵（5）的继续驱动下，进入所述被冷却物体（或空间）（8），与被冷却物体（或空间）进行换热，最终达到制冷的目的，并且载冷剂不能低于其凝固点。
当低温制冷系统获取的载冷剂足够维持系统运行时，所述阀体（4）的第三端口（4.3）与第二端口（4.2）导通，使载冷剂在所述循环泵（5）、低温制冷机（6）、制冷换热器（7）、被冷却物体（或空间）（8）通过管路连接而成的载冷剂循环回路内循环制冷，并且载冷剂不能低于其凝固点。
以上所述仅为本发明创造的优选实施例，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种低温制冷系统，其特征在于，包括过滤器、气泵、分离器通过管路连接而成的载冷剂获取回路，还包括循环泵、低温制冷机、制冷换热器、被冷却物体（或空间）通过管路连接而成的载冷剂循环回路，以及用于切换载冷剂获取回路和载冷剂循环回路的阀体。
2.根据权利要求1所述的低温制冷系统，其特征在于，所述过滤器可以过滤掉空气中的颗粒物、油雾、水、有机气体等杂质。
3.据权利要求1所述的低温制冷系统，其特征在于，所述分离器采用氮气分离膜。
4.根据权利要求1所述的低温制冷系统，其特征在于，所述阀体采用三通二位阀。
5.根据权利要求1所述的低温制冷系统，其特征在于，所述低温制冷机采用包括斯特林(stirling)制冷机、福德-麦克马洪(GM)制冷机以及焦耳-汤姆逊(JouleThomson)制冷机等。
6.根据权利要求1所述的低温制冷系统，其特征在于，所述制冷换热器和所述低温制冷机的冷头为一体式结构。
7.根据权利要求1所述的低温制冷系统，其特征在于，所述载冷剂为气态、液态或者气液两相。
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- 2020-02-28 CN CN202010130551.5A patent/CN111219921A/zh active Pending
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Legal Events
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20200602 |
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