CN114857796A - 一种冷冻机制冷系统及冷冻设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及冷冻机技术领域,尤其涉及一种冷冻机制冷系统及冷冻设备。该冷冻机制冷系统包括第一循环单元、第二循环单元以及硅油板。其中,第一循环单元包括第一换热器、第一压缩机以及冷凝器,第一换热器、第一压缩机以及冷凝器三者顺次连接构成供第一制冷剂流通的第一闭合循环回路。第二循环单元包括第一换热器、第二换热器、冷阱盘管以及第二压缩机,第一换热器、第二换热器、冷阱盘管以及第二压缩机四者顺次连接构成供第二制冷剂流通的第二闭合循环回路。硅油板连通于第二换热器,该冷冻机制冷系统结构简单,制冷量和制冷深度匹配,节约能耗,节省占地面积,进而达到冷冻机制冷系统结构小型化,改善外观的目的。

Description

一种冷冻机制冷系统及冷冻设备
技术领域
本发明涉及冷冻机技术领域,尤其涉及一种冷冻机制冷系统及冷冻设备。
背景技术
冻干机包括冻干箱和冷阱,冻干箱内装有硅油板,用于放置冻干制品及控制溶剂升华,冷阱中装有盘管,用于将冻干制品中升华出的溶媒再次捕集,对于以有机溶媒作为溶剂的冻干制品,在冷冻干燥过程中,由于有机溶媒沸点比较低,有机溶媒与盘管温差很小,蒸汽并不能快速被盘管捕集,其在冷阱中不断挥发与冷凝,将严重阻碍冷阱的结霜,破坏冷冻干燥过程。过多的有机溶媒蒸汽被吸入真空泵中会老化、腐蚀密封件,严重影响冻干系统的正常运行,这就需要冷阱能达到更低的温度(通常需要达到-85℃以下),进而迅速将有机溶剂捕集。
现有的冻干机制冷系统为通过单个节流阀节流制冷剂,使制冷剂流经冷阱盘管后再流经硅油板。其缺点为制冷量及制冷深度的浪费,与此同时为了达到制冷量与制冷深度的需求,整个冻干机组需要选取更大的设备,更高的耗电量,进而使得冻干机的外形体积庞大、占地面积大且不美观。
因此,亟需设计一种冷冻机制冷系统及冷冻设备来解决以上技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种冷冻机制冷系统,结构简单,制冷量和制冷深度匹配,节约能耗,节省占地面积,进而达到冷冻机制冷系统结构小型化,改善外观的目的。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
本发明提供一种冷冻机制冷系统,包括:
第一循环单元,所述第一循环单元包括第一换热器、第一压缩机以及冷凝器,所述第一换热器、所述第一压缩机以及所述冷凝器三者顺次连接构成供第一制冷剂流通的第一闭合循环回路;
第二循环单元,所述第二循环单元包括所述第一换热器、第二换热器、冷阱盘管以及第二压缩机,所述第一换热器、所述第二换热器、所述冷阱盘管以及所述第二压缩机四者顺次连接构成供第二制冷剂流通的第二闭合循环回路;
硅油板,所述硅油板连通于所述第二换热器,以使硅油板中的硅油能够与所述第二换热器进行换热,所述硅油板上放置有待冻干制品。
作为一种冷冻机制冷系统的可选技术方案,所述第一换热器与所述第二换热器之间设置有第一膨胀阀,所述第一膨胀阀被配置为对所述第二制冷剂进行不完全节流。
作为一种冷冻机制冷系统的可选技术方案,所述第二换热器与所述冷阱盘管之间设置有第二膨胀阀,所述第二膨胀阀被配置为对所述第二制冷剂进行完全节流。
作为一种冷冻机制冷系统的可选技术方案,所述硅油板与所述第二换热器之间设置有泵体,所述泵体被配置为将换热后的所述硅油驱动至所述硅油板。
作为一种冷冻机制冷系统的可选技术方案,所述硅油板与所述第二换热器之间设置有加热器,所述加热器被配置为对所述硅油进行加热。
作为一种冷冻机制冷系统的可选技术方案,所述硅油板内设置有若干个供所述硅油流通的流道。
作为一种冷冻机制冷系统的可选技术方案,所述冷凝器与所述第一换热器之间设置有第三膨胀阀。
作为一种冷冻机制冷系统的可选技术方案,所述第一换热器和所述第二换热器均为板式换热器。
作为一种冷冻机制冷系统的可选技术方案,所述第一制冷剂为R507混合制冷剂或R404A混合制冷剂中的一种,所述第二制冷剂为R508B混合制冷剂。
本发明的另一目的在于提出一种冷冻设备,该冷冻设备结构简单,节约能耗,节约成本。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
本发明提供一种冷冻设备,所述冷冻设备包括以上所述的冷冻机制冷系统。
本发明的有益效果在于:
本发明提供一种冷冻机制冷系统,该冷冻机制冷系统结构简单,沿第二制冷剂的流向,通过将硅油板设置在冷阱盘管的上游,以及通过第一膨胀阀对第二制冷剂进行不完全节流,第二膨胀阀对第二制冷剂进行完全节流,使得经过两次节流降低后第二制冷剂的制冷量能够与冷阱盘管的制冷深度所匹配,解决了传统技术中冻干机制冷系统需要通过选取更大、更多的制冷设备组件而造成成本浪费的问题,达到节约能耗,节省占地面积,达到冷冻机制冷系统结构小型化、改善外观的目的。
本发明还提供一种冷冻设备,该冷冻设备包括以上冷冻机制冷系统。该冷冻设备结构简单,设备小型化,占地面积小,能够起到节约能耗节约成本的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅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的前提下,还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的冷冻机制冷系统的流程示意图。
附图标记
100、第一循环单元;110、第一换热器;120、第一压缩机;130、冷凝器;140、第三膨胀阀;
200、第二循环单元;210、第二换热器;220、冷阱盘管;230、第二压缩机;240、第一膨胀阀;250、第二膨胀阀;260、硅油板;261、泵体;262、加热器。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚,下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在本发明的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;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或两个元件的相互作用关系。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。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中,术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述和简化操作,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”仅仅用于在描述上加以区分,并没有特殊的含义。
如图1所示,本实施例提供一种冷冻机制冷系统,该冷冻机制冷系统包括第一循环单元100、第二循环单元200以及硅油板260。其中,第一循环单元100包括第一换热器110、第一压缩机120以及冷凝器130,第一换热器110、第一压缩机120以及冷凝器130三者顺次连接构成供第一制冷剂流通的第一闭合循环回路。第二循环单元200包括第一换热器110、第二换热器210、冷阱盘管220以及第二压缩机230,第一换热器110、第二换热器210、冷阱盘管220以及第二压缩机230四者顺次连接构成供第二制冷剂流通的第二闭合循环回路。硅油板260连通于第二换热器210,以使硅油板260中的硅油能够与第二换热器210进行换热,硅油板260上放置有待冻干制品。本实施例中的待冷冻制品可以为待冷冻生物制品或待冷冻化学制品。
基于以上设计,在本实施例中,冷凝器130与第一换热器110之间设置有第三膨胀阀140。第一循环单元100工作时:本实施例中的第一制冷剂(此时,第一制冷剂为低温低压的冷媒)经过第一压缩机120压缩后形成高温高压的气体,然后经过冷凝器130形成中温高压的液体,之后经过第三膨胀阀140节流,降低第一制冷剂的压力,控制其流量,使得第一制冷剂变成低温低压的液体,最后流进第一换热器110变为气态与第二闭合循环回路中的第二制冷剂进行换热。此时,流经第一换热器110中的第一制冷剂温度约为-30°。
如图1所示,本实施例中第一换热器110与第二换热器210之间设置有第一膨胀阀240,第一膨胀阀240被配置为对第二制冷剂进行不完全节流。第二换热器210与冷阱盘管220之间设置有第二膨胀阀250,第二膨胀阀250被配置为对第二制冷剂进行完全节流。
第二循环单元200工作时:第二制冷剂经过第二压缩机230压缩后变成高温高压的气体,高温高压的气体流经第一换热器110进行与第一制冷剂进行换热,降低第二制冷剂的温度和压力,换热后的第二制冷剂流经第一膨胀阀240进行不完全节流,进而使得一部分第二制冷剂气化后进入第二换热器210与硅油板260中的硅油进行换热,也就是说,这部分气化的第二制冷剂在第二换热器210中进行吸热制冷后变成低温低压的液体,从而实现对硅油板260中的硅油进行降温制冷。需要指出的是,硅油板260中硅油的正常工作温度为零下50°至零下60°。这部分气化的第二制冷剂在硅油板260中存在残留,即从这部分残留的气化第二制冷剂和经过第一膨胀阀240节流降压后的液态第二制冷剂共同流经第二膨胀阀250进行完全节流降低压力形成低温低压的液态第二制冷剂,随后流入冷阱盘管220中,以满足冷阱盘管220零下80°至零下100°的制冷深度,有利于为冷阱盘管220提供深度制冷,节约能耗,之后低温低压的液态第二制冷剂流回第二压缩机230中。
与现有技术相比,本实施例提供一种冷冻机制冷系统,该冷冻机制冷系统结构简单,沿第二制冷剂的流向,通过将硅油板260设置在冷阱盘管220的上游,以及通过第一膨胀阀240对第二制冷剂进行不完全节流,第二膨胀阀250对第二制冷剂进行完全节流,使得经过两次节流降低后第二制冷剂的制冷量能够与冷阱盘管220的制冷深度所匹配,解决了传统技术中冻干机制冷系统需要通过选取更大、更多的制冷设备组件而造成成本浪费的问题,达到节约能耗,节省占地面积,达到冷冻机制冷系统结构小型化、改善外观的目的。
可选地,本实施例中的第一膨胀阀240、第二膨胀阀250、第三膨胀阀140均为市面上可以购买到的电磁式电子膨胀阀。本实施例中的电磁式电子膨胀阀是依靠电磁线圈的磁力驱动针阀。电磁线圈通电前,针阀处于全开位置。通电后,受磁力作用,针阀的开度减小,开度减小的程度取决于施加在线圈上的控制电压。电压越高,开度越小,也就是说,阀开度随控制电压的变化而变化,流经电磁式电子膨胀阀的制冷剂流量也越小,进而实现第一膨胀阀240的不完全节流的效果。
如图1所示,在本实施例中,硅油板260与第二换热器210之间设置有泵体261,泵体261被配置为将换热后的硅油驱动至硅油板260。硅油板260与第二换热器210之间设置有加热器262,加热器262被配置为对硅油进行加热,进而满足硅油板260上不同待冻干制品对不同温度的需求。当然,作业人员能够根据待冻干制品对温度的实际需求,选择性地打开或关闭加热器262。沿硅油的流动方向,加热器262位于泵体261的下游,进而能节约能耗。可选地,本实施例中,泵体261选取离心泵。
在本实施例中,硅油板260内设置有若干个供硅油流通的流道(图中未示出)。若干个硅油通道等间隔设置,进而有利于提高硅油板260的温度的均匀性,改善冻干效果,提高冷冻机制冷系统的稳定性和可靠性。
可选地,在本实施例中,第一换热器110和第二换热器210均为板式换热器。硅油板260中流通的硅油为超低温导热硅油。当然,在本发明的其他实施例中,作业人员还可以选取其他类型的换热器作为第一换热器110和/或第二换热器210;选取其他导热系数高的硅油,本实施例对此不作限定。
可选地,在本实施例中,第一制冷剂为R507混合制冷剂或R404A混合制冷剂中的一种,第二制冷剂为R508B混合制冷剂。以上制冷剂只是本实施例中所列举出的几种,其他类型和型号的制冷剂也能够应用于该冷冻机制冷系统中,即其他类型和型号的制冷剂也属于本发明的保护范畴。
本实施例还提供一种冷冻设备,该冷冻设备包括以上冷冻机制冷系统。该冷冻设备结构简单,设备小型化,占地面积小,能够起到节约能耗节约成本的目的。
显然,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
注意,在本说明书的描述中,参考术语“有些实施例”、“其他实施例”等的描述意指接合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式接合。

Claims (10)

1.一种冷冻机制冷系统,其特征在于,包括:
第一循环单元(100),所述第一循环单元(100)包括第一换热器(110)、第一压缩机(120)以及冷凝器(130),所述第一换热器(110)、所述第一压缩机(120)以及所述冷凝器(130)三者顺次连接构成供第一制冷剂流通的第一闭合循环回路;
第二循环单元(200),所述第二循环单元(200)包括所述第一换热器(110)、第二换热器(210)、冷阱盘管(220)以及第二压缩机(230),所述第一换热器(110)、所述第二换热器(210)、所述冷阱盘管(220)以及所述第二压缩机(230)四者顺次连接构成供第二制冷剂流通的第二闭合循环回路;
硅油板(260),所述硅油板(260)连通于所述第二换热器(210),以使硅油板(260)中的硅油能够与所述第二换热器(210)进行换热,所述硅油板(260)上放置有待冻干制品。
2.根据权利要求1所述的冷冻机制冷系统,其特征在于,所述第一换热器(110)与所述第二换热器(210)之间设置有第一膨胀阀(240),所述第一膨胀阀(240)被配置为对所述第二制冷剂进行不完全节流。
3.根据权利要求2所述的冷冻机制冷系统,其特征在于,所述第二换热器(210)与所述冷阱盘管(220)之间设置有第二膨胀阀(250),所述第二膨胀阀(250)被配置为对所述第二制冷剂进行完全节流。
4.根据权利要求1所述的冷冻机制冷系统,其特征在于,所述硅油板(260)与所述第二换热器(210)之间设置有泵体(261),所述泵体(261)被配置为将换热后的所述硅油驱动至所述硅油板(260)。
5.根据权利要求4所述的冷冻机制冷系统,其特征在于,所述硅油板(260)与所述第二换热器(210)之间设置有加热器(262),所述加热器(262)被配置为对所述硅油进行加热。
6.根据权利要求4所述的冷冻机制冷系统,其特征在于,所述硅油板(260)内设置有若干个供所述硅油流通的流道。
7.根据权利要求1所述的冷冻机制冷系统,其特征在于,所述冷凝器(130)与所述第一换热器(110)之间设置有第三膨胀阀(140)。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的冷冻机制冷系统,其特征在于,所述第一换热器(110)和所述第二换热器(210)均为板式换热器。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的冷冻机制冷系统,其特征在于,所述第一制冷剂为R507混合制冷剂或R404A混合制冷剂中的一种,所述第二制冷剂为R508B混合制冷剂。
10.一种冷冻设备,其特征在于,所述冷冻设备包括权利要求1-9中任一项所述的冷冻机制冷系统。
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