CN111520931A - 一种由co2辅助制冷设备和二元复叠制冷系统共同使用的超低温冰箱 - Google Patents

一种由co2辅助制冷设备和二元复叠制冷系统共同使用的超低温冰箱 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种由CO2辅助制冷设备和二元复叠制冷系统共同使用的超低温冰箱。本发明包括：超低温冰箱本体，所述超低温冰箱本体内设有用于为冰箱内部制冷的二元复叠制冷系统，还包括CO2辅助制冷设备，所述CO2辅助制冷设备的输出端伸入超低温冰箱本体内部，其用于在接收到冰箱门已处于闭合状态且冰箱本体内部温度高于预设值的CO2辅助制冷信号后，向冰箱本体内部喷射预设量的CO2气体。本发明采用CO2辅助制冷设备可实现超低温冰箱初次使用快速降温，明显改善由于冰箱开门或大容量存储造成的超低温冰箱回温速度较慢的问题。同时，采用CO2辅助制冷设备可实现在断电后一定时间内保持内部温度仍处于低温状态，保证冰箱样本的安全性。

Description

一种由CO2辅助制冷设备和二元复叠制冷系统共同使用的超低 温冰箱
技术领域
本发明涉及超低温冰箱技术领域，尤其涉及一种由CO2辅助制冷设备和二元复叠制冷系统共同使用的超低温冰箱。
背景技术
超低温冰箱主要用于国防、医疗和科研领域。随着生命科学和生物基因工程的日益兴起，超低温冰箱产品需求量正呈逐年上升趋势。生命科学和生物基因工程领域的超低温冰箱可以储存精子、卵子、ES细胞等。普通超低温冰箱从环境温度到柜内超低温环境所用时间较长，且开关冰箱门或柜内负载较大时，柜内温度需较长时间才能恢复至超低温环境。同时，普通超低温冰箱在断电情况下，柜内温度快速上升，无法保证冰箱样本的安全性，容易造成内部的生物样本损坏。
发明内容
根据上述提出的技术问题，而提供一种由CO2辅助制冷设备和二元复叠制冷系统共同使用的超低温冰箱。本发明采用的技术手段如下：
一种由CO2辅助制冷设备和二元复叠制冷系统共同使用的超低温冰箱，包括超低温冰箱本体，所述超低温冰箱本体内设有用于为冰箱内部制冷的二元复叠制冷系统，还包括CO2辅助制冷设备，所述CO2辅助制冷设备的输出端伸入超低温冰箱本体内部，其用于在接收到冰箱门已处于闭合状态且冰箱本体内部温度高于预设值的CO2辅助制冷信号后，向冰箱本体内部喷射预设量的CO2气体。
进一步地，所述CO2辅助制冷设备包括CO2钢瓶、低温配接管、电磁阀、电控箱、喷射管及CO2喷嘴，所述CO2钢瓶的输出端通过低温配接管与喷射管相连，其间设置所述电磁阀，所述喷射管的输出端与CO2喷嘴相连，所述电控箱用于在接收到所述CO2辅助制冷信号后，控制电磁阀处于开启位。
进一步地，所述超低温冰箱本体包括内门和外门，所述外门设有用于检测外门处于开启或是闭合状态的门开传感器，所述内门内部作为所述超低温冰箱本体内部，冰箱内部设有用于检测冰箱本体内部温度的温度传感器。
进一步地，所述电控箱还用于在接收到冰箱门已处于闭合状态且冰箱本体内部温度低于预设值的停止CO2辅助制冷信号后，控制电磁阀处于关闭位，同时启动二元复叠制冷系统。
进一步地，所述二元复叠制冷系统包括相互连接的高温级制冷系统与低温级制冷系统，所述高温级制冷系统包括依次相连的高温级压缩机、冷凝器、高温级毛细管、蒸发冷凝器，所述蒸发冷凝器的一输出端与高温级压缩机相连，形成闭合回路；
所述低温级制冷系统包括依次相连的低温级压缩机、所述蒸发冷凝器、低温级毛细管、蒸发器，所述蒸发冷凝器的一输出端与低温级压缩机相连，形成闭合回路。
本发明具有以下优点：
1、采用CO2辅助制冷设备可实现超低温冰箱初次使用快速降温，明显改善由于冰箱开门或大容量存储造成的超低温冰箱回温速度较慢的问题。
2、采用CO2辅助制冷设备可实现在断电后一定时间内保持内部温度仍处于低温状态，保证冰箱样本的安全性。
3、CO2的GWP为1，ODP为0，安全无毒不可燃、廉价易获取，大大缓解了温室效应，环保优势明显
基于上述理由本发明可在超低温冰箱技术领域广泛推广，
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为本发明实施例中二元复叠制冷系统结构示意图。
图2为本发明实施例中超低温冰箱本体与CO2辅助制冷设备结构示意图。
图中：1、高温压缩机；2、冷凝器；3、高温级毛细管；4、蒸发冷凝器； 5、低温压缩机；6、低温级毛细管；7、蒸发器；8、CO2特质钢瓶；9、超低温冰箱本体；10、电磁阀；11、喷射管；12、进气孔；13、低温配接管；14、电控箱。
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。
本实施例公开了一种由CO2辅助制冷设备和二元复叠制冷系统共同使用的超低温冰箱，包括超低温冰箱本体9，所述超低温冰箱本体内设有用于为冰箱内部制冷的二元复叠制冷系统，还包括CO2辅助制冷设备，所述CO2辅助制冷设备的输出端通过进气孔12伸入超低温冰箱本体内部，其用于在接收到冰箱门已处于闭合状态且冰箱本体内部温度高于预设值的CO2辅助制冷信号后，向冰箱本体内部喷射预设量的CO2气体，本实施例中，可选用冰箱预留的测试孔作为进气孔。
如图2所示，所述CO2辅助制冷设备包括CO2钢瓶8、低温配接管13、电磁阀10、电控箱14、喷射管11及CO2喷嘴，所述CO2钢瓶的输出端通过低温配接管与喷射管相连，其间设置所述电磁阀，所述喷射管的输出端与CO2喷嘴相连，所述电控箱用于在接收到所述CO2辅助制冷信号后，控制电磁阀处于开启位，所述CO2钢瓶的出口阀为常开状态，本实施例中，CO2钢瓶压力选取60-70公斤。
所述超低温冰箱本体包括内门和外门，所述外门设有用于检测外门处于开启或是闭合状态的门开传感器，所述内门内部作为所述超低温冰箱本体内部，冰箱内部设有用于检测冰箱本体内部温度的温度传感器。
所述电控箱还用于在接收到冰箱门已处于闭合状态且冰箱本体内部温度低于预设值的停止CO2辅助制冷信号后，控制电磁阀处于关闭位，同时启动二元复叠制冷系统。
所述二元复叠制冷系统包括相互连接的高温级制冷系统与低温级制冷系统，所述高温级制冷系统包括依次相连的高温级压缩机、冷凝器、高温级毛细管、蒸发冷凝器，所述蒸发冷凝器的一输出端与高温级压缩机相连，形成闭合回路；
所述低温级制冷系统包括依次相连的低温级压缩机、所述蒸发冷凝器、低温级毛细管、蒸发器，所述蒸发冷凝器的一输出端与低温级压缩机相连，形成闭合回路。
如附图1所示，高温压缩机1排出高温高压气态制冷剂经冷凝器2冷凝为低温高压气液混合制冷剂，之后制冷剂经高温级毛细管3节流降压进入蒸发冷凝器4中并最终回到高温级压缩机1，构成高温级制冷循环。同样，低温压缩机5排出高温高压气态制冷剂，排出的制冷剂进入蒸发冷凝器4中。蒸发冷凝器作为高温级的蒸发器与低温级的冷凝器，使高温级与低温级可在蒸发冷凝器4中进行冷量交换。降温后的低温制冷剂经低温级毛细管6节流降压进入蒸发器7中，低温制冷剂在蒸发器中蒸发，降低超低温冰箱柜内温度并使柜内达到超低温环境。经蒸发器的低温制冷剂最终回到低温级压缩机 5，构成低温级制冷循环。
当超低温冰箱初次使用或冰箱开门后重新关门时，此时安装于外门的门开传感器检测门已处于闭合状态且处于柜内的温控探头检测到柜内温度高于电控箱中控制器的设定温度，则电控箱14由待机状态转变为运行状态。此时与低温配接管13相连的CO2钢瓶8流出CO2气体，经低温配接管13及电磁阀10，最终通过插入至超低温冰箱内的喷射管11，以间隔式喷射方式直接向超低温冰箱柜内喷射CO2气体，实现超低温冰箱柜内快速达到超低温环境。当柜内温度达到超低温环境后，即柜内温度满足电控箱中控制器设定温度，电控箱14再次由运行状态转化为待机状态，此时超低温冰箱通过二元复叠制冷系统及相应制冷剂保持冰箱超低温状态，其制冷流程如附图1所示。
当制冷设备断电或者故障时，电控箱控制器根据冰箱发出的断电报警信号，运行CO2辅助制冷装置，方式同上述方法相同，即直接向冰箱柜内间隔式喷射CO2气体制冷，可使超低温冰箱在一定时间内维持超低温状态，保证冰箱样本安全性。
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 (5)

1.一种由CO2辅助制冷设备和二元复叠制冷系统共同使用的超低温冰箱，包括超低温冰箱本体，所述超低温冰箱本体内设有用于为冰箱内部制冷的二元复叠制冷系统，其特征在于，还包括CO2辅助制冷设备，所述CO2辅助制冷设备的输出端伸入超低温冰箱本体内部，其用于在接收到冰箱门已处于闭合状态且冰箱本体内部温度高于预设值的CO2辅助制冷信号后，向冰箱本体内部喷射预设量的CO2气体。
2.根据权利要求1所述的超低温冰箱，其特征在于，所述CO2辅助制冷设备包括CO2钢瓶、低温配接管、电磁阀、电控箱、喷射管及CO2喷嘴，所述CO2钢瓶的输出端通过低温配接管与喷射管相连，其间设置所述电磁阀，所述喷射管的输出端与CO2喷嘴相连，所述电控箱用于在接收到所述CO2辅助制冷信号后，控制电磁阀处于开启位。
3.根据权利要求2所述的超低温冰箱，其特征在于，所述电控箱还用于在接收到冰箱门已处于闭合状态且冰箱本体内部温度低于预设值的停止CO2辅助制冷信号后，控制电磁阀处于关闭位，同时启动二元复叠制冷系统。
4.根据权利要求1～3任一项所述的超低温冰箱，其特征在于，所述超低温冰箱本体包括内门和外门，所述外门设有用于检测外门处于开启或是闭合状态的门开传感器，所述内门内部作为所述超低温冰箱本体内部，冰箱内部设有用于检测冰箱本体内部温度的温度传感器。
5.根据权利要求1所述的超低温冰箱，其特征在于，所述二元复叠制冷系统包括相互连接的高温级制冷系统与低温级制冷系统，所述高温级制冷系统包括依次相连的高温级压缩机、冷凝器、高温级毛细管、蒸发冷凝器，所述蒸发冷凝器的一输出端与高温级压缩机相连，形成闭合回路；
所述低温级制冷系统包括依次相连的低温级压缩机、所述蒸发冷凝器、低温级毛细管、蒸发器，所述蒸发冷凝器的一输出端与低温级压缩机相连，形成闭合回路。
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