CN111426127A - 一种基于冷凝热量对箱体横梁除霜的超低温冰箱 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于冷凝热量对箱体横梁除霜的超低温冰箱，其高温级压缩制冷循环结构具有除霜支路，所述除霜支路上设置有高温级压缩机、冷凝器、第一框体管、第二框体管以及第三框体管，所述第二框体管设置在箱体横梁处，高温级冷凝器排出的高温级制冷剂流经所述除霜支路的第一框体管、第二框体管以及第三框体管，最终回流至高温级压缩机进行循环。本发明通过结合制冷系统的基本原理，将高温级的部分冷凝热量用来给箱体横梁处箱体管除霜。如此，既可以不增加整台冰箱的成本，又保持整台冰箱原有结构，避免了结构设计及工艺加工改进。使得超低温冰箱的性能得到了保障，延长了整机的使用寿命。

Description

一种基于冷凝热量对箱体横梁除霜的超低温冰箱

技术领域

本发明涉及生物医疗用品贮藏装置，具体而言，尤其涉及一种基于冷凝热量对箱体横梁除霜的超低温冰箱。

背景技术

生物医疗领域使用的医用冰箱，是贮藏特殊药品的专业冷柜，主要用于放置和保存药物、疫苗、酶、激素、干细胞、血小板、精液、移植的皮肤以及动物的组织样本、提取的RNA以及基因文库和一些重要的生物和化学试剂等。随着科学技术的发展，医用冰箱已经成为生物医疗领域重要的产品之一。

目前生物医疗领域使用的医用冰箱，根据柜内温度和使用环境的不同，可以分为多种医用冰箱：

环境试验箱。柜内温度为2℃～23℃时，大容积环境试验箱被高校、科研单位用于特殊环境层析试验。柜内温度为-10℃～60℃时，用于配合高低温试验使用。

低噪音医用冷藏箱。柜内温度为2℃～8℃，用于血站、医院手术室等机构的样品保存。

医用低温保存箱。柜内温度为-20℃～-40℃，采用VIP隔热材，具有节能作用，用于保存新鲜冻结血浆、疫苗、遗传研究用的酶、培养基、试剂等。

医用低温箱。柜内温度为-60℃，应用自复叠单制冷系统，采用HC冷媒，节能环保。医用超低温保存箱柜内温度为-50℃～-86℃，甚至能达到-90℃。医用超低温保存箱的系统具备双重制冷系统，使用VIP真空隔热板，双系统同时运行，在一个系统出现故障时，另一个单系统也可正常运行，保证箱内温度达到-70℃以下，这种类型的冷柜被广泛应用于医疗、科研单位的低温保存。

大型气相液氮罐。柜内温度为-180℃(气相)、-196℃(液相)，-180℃～-196℃大型气相液氮罐，供样本库、脐带血库、细胞组织库等进行深低温储存。

现有医用超低温保存箱和医用低温箱柜内温度一般在-50摄氏度以下，制冷系统通常应用复叠系统或者是自复叠系统，方能获取超低温环境。用户使用医用超低温保存箱开门取物时，冰箱的箱体横梁上会出现结霜结露现象。随着时间的积累，如果冰霜不能及时清理会造成门体无法关严，漏冷等问题。为了解决该问题，一些技术人员采用取消横梁结构的方案，但该方法会造成整个发泡门体的稳定性下降，存在安全隐患。而采用附加除霜设备的方法会导致成本的大幅提升。为了解决这个问题，并且不会大幅度增加成本，也不影响整个冷柜的制冷性能和结构稳定性，我们设计出来一种应用制冷原理的解决方案。

发明内容

根据现在超低温冰箱在开门取物时，箱体横梁上出现结霜结露现象，并且随着时间的积累，进而导致冰箱外门无法关严，漏冷等的问题，本发明提供一种基于冷凝热量的超低温冰箱除霜装置，主要依据制冷原理，利用冷凝热量进行除霜。

本发明采用的技术手段如下：

一种基于冷凝热量对箱体横梁除霜的超低温冰箱，包括高温级压缩制冷循环结构和低温级压缩制冷循环结构，二者同时工作，所述高温级压缩制冷循环结构具有除霜支路，所述除霜支路上设置有高温级压缩机、冷凝器、第一框体管、第二框体管以及第三框体管，所述第二框体管设置在箱体横梁处，高温级压缩机排出的高温级制冷剂经过冷凝器进行冷却，其中，所述第一框体管的一端连接冷凝器高温级制冷剂出口，另一端连接所述第二框体管；所述第二框体管的另一端连接所述第三框体管；所述第三框体管的另一端连接高温级压缩机制冷剂回收口；工作时，所述高温级冷凝器排出的高温级制冷剂流经所述除霜支路的第一框体管、第二框体管以及第三框体管，最终回流至高温级压缩机进行循环。

进一步地，所述除霜支路还具有第四框体管；所述第一框体管的一端通过三通装置分别连接所述第二框体管以及所述第四框体管；所述第四框体管的另一端通过三通装置分别连接所述第二框体管以及所述第三框体管。

进一步地，所述高温级压缩制冷循环结构还具有高温级制冷循环支路，所述高温级制冷循环支路上设置有高温级压缩机、冷凝器、高温级干燥过滤器、高温级毛细管以及冷凝蒸发器；高温级压缩机排出的高温级制冷剂经过冷凝器处理后送入低温级压缩机进行换热后，依次通过高温级干燥过滤器及高温级毛细管，然后送入冷凝蒸发器中蒸发，最终回流至高温级压缩机进行循环。

进一步地，所述高温级制冷剂为中温制冷剂。

进一步地，所述低温级压缩制冷循环结构包括低温级压缩机、油分离器、冷凝蒸发器、低温级干燥过滤器、低温级毛细管以及蒸发器；低温级压缩机排出的低温级制冷剂，先经过油分离器，将过滤出来的油份流回至低温级压缩机，低温级制冷剂则流向冷凝蒸发器，并与其中的高温级制冷剂进行热交换后被冷却成液体后，依次通过低温级干燥过滤器以及低温级毛细管，然后进入蒸发器进行蒸发制冷进行蒸发制冷，最终回流至低温级压缩机进行循环。

进一步地，所述低温级制冷剂为低温制冷剂。

进一步地，所述低温级压缩制冷循环结构还包括膨胀罐，所述膨胀罐通过其前端设置的毛细管连接于所述蒸发器与低温级压缩机之间。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明通过结合制冷系统的基本原理，将高温级压缩制冷循环中的一部分冷凝热量用来给箱体横梁处箱体管除霜，解决了由于结霜结露造成的箱门无法密闭的问题。

2、现有超低温冰箱系统通常比较复杂，本发明利用制冷系统原理，又不增加整台冰箱的成本，使整台冰箱的结构也不会发生变化，避免了结构设计及工艺加工改进。

3、本发明使超低温冰箱的性能得到了保障，延长了整机的使用寿命。

基于上述理由本发明可在超低温冰箱系统中广泛推广。

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做以简单地介绍，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为本发明超低温冰箱除霜支路示意图。

图2为本发明超低温冰箱压缩制冷循环结构示意图。

图3为实施例中超低温冰箱第二框体管布置示意图。

图4为实施例中超低温冰箱蒸发器管路布置示意图。

图5为实施例中超低温冰箱外部结构示意图。

图中：10、第一框体管；20、第二框体管；30、第三框体管；40、第四框体管；51、高温级压缩机；52、框体管组；53、高温级干燥过滤器；54、高温级毛细管；61、低温级压缩机；62、油分离器63、低温级干燥过滤器；64、低温级毛细管；65、蒸发器；66、膨胀罐毛细管；67、膨胀罐；70、冷凝器；80、冷凝蒸发器；101、制冷机组；102、冰箱箱体；103、冰箱上箱体；104、冰箱下箱体；105、置物架；106、箱体横梁；107、冰箱上门；108、冰箱下门；109、冰箱外门。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

本发明提供了一种基于冷凝热量对箱体横梁除霜的超低温冰箱，应用复叠压缩制冷循环，即其包括高温级压缩制冷循环结构和低温级压缩制冷循环结构，二者同时工作。其中高温级制冷剂为中温制冷剂，低温级制冷剂为低温制冷剂，形成两个单级压缩制冷循环。如图5所示，为本发明超低温冰箱的外部结构示意图，包括制冷机组101、冰箱箱体102、冰箱上箱体103、冰箱下箱体104、置物架105、箱体横梁106、冰箱上门(内)107、冰箱下门(内)108、冰箱外门109、框体管结构以及蒸发管组合等。

本发明的目的是解决现在超低温冰箱在进行开门取物的时候，冰箱的箱体横梁上会出现结霜结露现象，并且随着时间的积累，不及时清理会造成冰箱外门体无法关严，漏冷等的问题。

因此，本发明在高温级压缩制冷循环结构中设置除霜支路，如图1-2所示所述除霜支路上设置有高温级压缩机51、冷凝器70、第一框体管10、第二框体管20以及第三框体管30，第二框体管20设置在箱体横梁处，如图3所示。工作时，高温级压缩机51排出的高温级制冷剂经过冷凝器70进行冷却。所述第一框体管10的一端连接冷凝器70高温级制冷剂出口，另一端连接所述第二框体管20；所述第二框体管20的另一端连接所述第三框体管30；所述第三框体管30的另一端连接高温级压缩机51制冷剂回收口；工作时，所述冷凝器排出的高温级制冷剂流经所述除霜支路的第一框体管10、第二框体管20以及第三框体管30，最终回流至高温级压缩机51进行循环。

在本发明的一种实施方式中，除霜支路还具有第四框体管，所述第一框体管10的一端通过三通装置分别连接所述第二框体管20以及所述第四框体管40；所述第四框体管40的另一端通过三通装置分别连接所述第二框体管20以及所述第三框体管30。进一步地，所述高温级压缩制冷循环结构还具有高温级制冷循环支路，所述高温级制冷循环支路上设置有高温级压缩机51、冷凝器70、高温级干燥过滤器53、高温级毛细管54以及冷凝蒸发器80；高温级压缩机51排出的高温级制冷剂经过冷凝器70进行冷却后送入低温级压缩机61，给低温级压缩机61降温后，流回冷凝器70再进行冷却，随后依次通过高温级干燥过滤器53及高温级毛细管54，然后送入冷凝蒸发器中80蒸发，最终回流至高温级压缩机51进行循环。

具体来说，当超低温冰箱开始工作时，制冷机组的高温级压缩制冷循环和低温级压缩制冷循环同时工作，制冷系统内的高温级压缩机51启动，排出高温高压制冷剂，经过冷凝器70的第一个回路，也就是除霜支路，变为高温低压制冷剂，这部分制冷剂由第一框体管10，自下而上流动，然后在三通位置流向位于箱体横梁处的第二框体管20，同时流向其上方的第四框体管40，并沿着冰箱箱体外缘流向第三框体管30，并且第二框体管20内的制冷剂也会通过第二个三通汇总到第三框体管30中，最后被高温压缩机51吸回进行循环。

此外，高温压缩机排出的高温高压制冷剂经过冷凝器70的第二个回路，也就是高温级制冷循环支路，进入低温压缩机61，给低温压缩机61降温，然后回到冷凝器70再进行冷却.这样的目的是降低低温级压缩机61的排气温度，减小冷凝蒸发器80中的冷凝热负荷。然后再通过高温处干燥过滤器53，进行干燥，除去制冷剂中的水分，油份等杂质。再经过高温处毛细管54，进行给制冷剂进行节流降压，此时的制冷剂流向冷凝蒸发器80，在冷凝蒸发器80中蒸发，吸收热量，从冷凝蒸发器中出来的高温级制冷剂带走了低温级制冷剂的冷凝热量，经高温级循环将热量传递为环境空气。从而高温级形成了一个单级压缩制冷循环。

在本发明进一步实施方式中，低温级压缩制冷循环结构包括低温级压缩机61、油分离器62、冷凝蒸发器80、低温级干燥过滤器63、低温级毛细管64以及蒸发器65；低温级压缩机61排出的低温级制冷剂，先经过油分离器62，将过滤出来的油份流回至低温级压缩机61，低温级制冷剂则流向冷凝蒸发器80，并与其中的高温级制冷剂进行热交换后被冷却成液体后，依次通过低温级干燥过滤器63以及低温级毛细管64，然后进入蒸发器65处理，最终回流至低温级压缩机61进行循环。在本发明更进一步实施方式中，所述低温级压缩制冷循环结构还包括膨胀罐67，所述膨胀罐67通过其前端设置的毛细管66连接于所述蒸发器65与低温级压缩机61之间。

具体来说，从低温压缩机61排除的高温高压制冷剂，先经过油分离器62，可以有效的防止压缩机内的润滑油流入冷凝蒸发器80，减小传热热阻。经过油分离器62过滤出来的油份流回低温压缩机61，制冷剂流向冷凝蒸发器80，这部分制冷剂在冷凝蒸发器80中放热，同时冷凝蒸发器80中的高温级制冷剂正在进行蒸发吸热，所以低温级制冷剂与高温级制冷剂在冷凝蒸发器80中进行热交换，低温级制冷剂被冷却成液体。而从冷凝蒸发器80中出来的低温制冷剂液体，经过低温处干燥过滤器63，进行干燥，除去制冷机中的水分，油份等杂质，经过低温处毛细管64，进行节流降压，进入蒸发器65吸走被冷却物的热量而蒸发制冷，获得所需的低温。超低温冰箱的蒸发器65设计在冰箱箱体内，其在冰箱内呈蛇形布置在冰箱上下箱体的侧壁上如图4所示。当低温级制冷剂在蒸发器65内蒸发时，将冰箱内样本形成的热量吸收走。从而低温级形成了一个单级压缩制冷循环。

此外，低温级制冷循环设计了膨胀罐67结构，膨胀罐67前端设计一段毛细管66。这个结构是为当低温压缩机在停机时，大部分低温级过热蒸汽进入膨胀罐67，避免系统内压力过度升高，超过系统的最大工作压力。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (7)

1.一种基于冷凝热量对箱体横梁除霜的超低温冰箱，包括高温级压缩制冷循环结构和低温级压缩制冷循环结构，二者同时工作，其特征在于，

所述高温级压缩制冷循环结构具有除霜支路，所述除霜支路上设置有高温级压缩机、冷凝器、第一框体管、第二框体管以及第三框体管，所述第二框体管设置在箱体横梁处，高温级压缩机排出的高温级制冷剂经过冷凝器进行冷却；其中

所述第一框体管的一端连接冷凝器高温级制冷剂出口，另一端连接所述第二框体管；所述第二框体管的另一端连接所述第三框体管；所述第三框体管的另一端连接高温级压缩机制冷剂回收口；

工作时，所述冷凝器排出的高温级制冷剂流经所述除霜支路的第一框体管、第二框体管以及第三框体管，最终回流至高温级压缩机进行循环。

2.根据权利要求1所述的基于冷凝热量对箱体横梁除霜的超低温冰箱，其特征在于，所述除霜支路还具有第四框体管；

所述第一框体管的一端通过三通装置分别连接所述第二框体管以及所述第四框体管；所述第四框体管的另一端通过三通装置分别连接所述第二框体管以及所述第三框体管。

3.根据权利要求1或2所述的基于冷凝热量对箱体横梁除霜的超低温冰箱，其特征在于，所述高温级压缩制冷循环结构还具有高温级制冷循环支路，所述高温级制冷循环支路上设置有高温级压缩机、冷凝器、高温级干燥过滤器、高温级毛细管以及冷凝蒸发器；

高温级压缩机排出的高温级制冷剂经过冷凝器处理后送入低温级压缩机进行换热后，依次通过高温级干燥过滤器及高温级毛细管，然后送入冷凝蒸发器中蒸发，最终回流至高温级压缩机进行循环。

4.根据权利要求1所述的基于冷凝热量对箱体横梁除霜的超低温冰箱，其特征在于，所述高温级制冷剂为中温制冷剂。

5.根据权利要求3所述的基于冷凝热量对箱体横梁除霜的超低温冰箱，其特征在于，所述低温级压缩制冷循环结构包括低温级压缩机、油分离器、冷凝蒸发器、低温级干燥过滤器、低温级毛细管以及蒸发器；

低温级压缩机排出的低温级制冷剂，先经过油分离器，将过滤出来的油份流回至低温级压缩机，低温级制冷剂则流向冷凝蒸发器，并与其中的高温级制冷剂进行热交换后被冷却成液体后，依次通过低温级干燥过滤器以及低温级毛细管，然后进入蒸发器进行蒸发制冷，最终回流至低温级压缩机进行循环。

6.根据权利要求5所述的基于冷凝热量对箱体横梁除霜的超低温冰箱，其特征在于，所述低温级制冷剂为低温制冷剂。

7.根据权利要求5所述的基于冷凝热量对箱体横梁除霜的超低温冰箱，其特征在于，所述低温级压缩制冷循环结构还包括膨胀罐，所述膨胀罐通过其前端设置的毛细管连接于所述蒸发器与低温级压缩机之间。

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