CN206399029U - 一种冻干机及其制冷系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种制冷系统，前级压缩机用于吸收系统内蒸发的制冷剂进行一次压缩；一次压缩后的制冷剂送到后级压缩机，后级压缩机与前级压缩机串联设置，接收从前级压缩机中排出的制冷剂并进行二次压缩。通过串联至少两个压缩机的方式对制冷剂进行二次或多次压缩，从而提高了制冷剂的压缩比，使整个系统能够达到更低的温度。冷凝器接收从后级压缩机排出的制冷剂，将流经的制冷剂冷却；冷阱和板层相互并联，两者均能够接收从冷凝器冷却的制冷剂，用于热交换，实现冷却的作用。经冷阱和/或板层完成热交换的制冷剂回流到前级压缩机，制冷剂形成一个完整的回路。本实用新型还提供一种冻干机，可以实现相同的技术效果。

Description

一种冻干机及其制冷系统

技术领域

本实用新型涉及制冷设备技术领域，更进一步地涉及一种制冷系统。此外，本实用新型还提供一种包括上述制冷系统的冻干机。

背景技术

冻干机起源于真空冷冻干燥技术，经历了几十年的发明取得了长足进展。真空冻干技术凭借其它干燥方法无法比拟的优点，在医药、生物制品、食品、血液制品、活性物质领域得到广泛应用。

冷冻干燥的基本原理是基于水的三态变化，水有固态、液态和气态，三种相态既可以相互转换又可以共存。当水在三相点(温度为0.01℃，水蒸气压为610.5Pa)时，水、冰、水蒸气三者可共存且相互平衡。在高真空状态下，利用升华原理，使预先冻结的物料中的水分，不经过冰的融化，直接以冰态升华为水蒸汽被除去，从而达到冷冻干燥的目的。冻干制品成海绵状、无干缩、复水性极好、含水分极少，相应包装后可在常温下长时间保存和运输。

在现有技术中，公知的冻干机采用单台压缩机或多台压缩机并联的方式获取冷量，单台压缩机的功率较低，难以满足大量制冷剂的使用需求；多台压缩机并联使用的方式也并不能提高压缩比，无法满足超低温的使用需求。

因此，对于本领域的技术人员来说，如何设计一种能够有效提高压缩比，满足更低温度的使用需求的冻干机，是目前亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种制冷系统，能够有效提高压缩比，满足更低温度的使用需求。具体方案如下：

一种制冷系统，包括：

前级压缩机，用于吸收系统内蒸发的制冷剂进行一次压缩；

后级压缩机，所述后级压缩机至少设置一个，与所述前级压缩机串联设置，接收从所述前级压缩机中排出的制冷剂并进行二次压缩；

冷凝器，接收从所述后级压缩机排出的制冷剂，将流经的制冷剂冷却；

冷阱，接收从所述冷凝器冷却的制冷剂，用于热交换；

板层，与所述冷阱并联，接收从所述冷凝器冷却的制冷剂，用于热交换；经所述冷阱和/或所述板层完成热交换的制冷剂回流到所述前级压缩机。

可选地，所述前级压缩机设置用于检测和限定最低压力值的压力监控装置；所述后级压缩机上设置用于检测和限定最高压力值的压力监控装置；所述冷凝器流出的制冷剂由制冷剂储液器存储，所述制冷剂储液器的高度低于所述冷凝器，经过所述制冷剂储液器向所述冷阱和/或所述板层输送。

可选地，所述前级压缩机上的压力监控装置为低压压力继电器，所述后级压缩机上的压力监控装置为高压压力继电器。

可选地，还包括设置于所述后级压缩机与所述冷凝器之间的油分离器，所述油分离器将所述后级压缩机中流出的制冷剂中的润滑油分离，并将润滑油通过回油管路输送到所述前级压缩机。

可选地，所述冷阱和所述板层并联的管路与所述冷凝器之间设置中间换热器，所述冷凝器中流出的制冷剂先经过所述中间换热器再流向所述冷阱和/或所述板层；

所述冷凝器与所述中间换热器之间并联设置两条制冷管路，其中第一制冷管路上设置冷却电磁阀膨胀阀，第二制冷管路直接接入所述中间换热器，所述第一制冷管路和所述第二制冷管路中的制冷剂在所述中间换热器进行热交换；所述第二制冷管路中的制冷剂输送到所述冷阱和/或所述板层。

可选地，所述前级压缩机与所述后级压缩机之间设置中间混合器，所述第一制冷管路中的制冷剂经过所述中间换热器回流到所述中间混合器；所述中间混合器将所述前级压缩机流出的高温制冷剂和所述中间换热器流出的低温制冷剂混合。

可选地，进入所述板层的管路包括两条相互并联的送液管路，其中一条上设置板冷电磁电磁阀膨胀阀，另一条上设置板冷调节电磁阀膨胀阀。

可选地，所述冷阱的输送管路上设置阱冷电磁阀膨胀阀。

可选地，所述中间换热器的两条并联的制冷管路前设置过滤器，经所述过滤器滤除水汽或杂质。

此外，本实用新型还提供一种冻干机，包括上述任意一项所述的制冷系统。

本实用新型提供了一种制冷系统，包括前级压缩机、后级压缩机、冷凝器、冷阱和板层等结构，其中前级压缩机用于吸收系统内蒸发的制冷剂进行一次压缩；一次压缩后的制冷剂送到后级压缩机，后级压缩机与前级压缩机串联设置，接收从前级压缩机中排出的制冷剂并进行二次压缩。通过串联至少两个压缩机的方式对制冷剂进行二次或多次压缩，从而提高了制冷剂的压缩比，从而使整个系统能够达到更低的温度。

冷凝器接收从后级压缩机排出的制冷剂，将流经的制冷剂冷却；冷阱和板层相互并联，两者均能够接收从冷凝器冷却的制冷剂，用于热交换，实现冷却的作用。经冷阱和/或板层完成热交换的制冷剂回流到前级压缩机，制冷剂形成一个完整的回路。

本实用新型还提供一种冻干机，包括上述的制冷系统，可以实现相同的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的制冷系统的一种具体结构图。

其中包括：

前级压缩机1、后级压缩机2、中间混合器3、高压压力继电器4、油分离器5、冷凝器6、制冷剂储液器7、过滤器8、冷却电磁阀膨胀阀9、中间换热器10、阱冷电磁阀膨胀阀11、板冷电磁阀膨胀阀12、板冷调节电磁阀膨胀阀13、低压压力继电器14、冷阱15、板层16。

具体实施方式

本实用新型的核心在于提供一种制冷系统，能够有效提高压缩比，满足更低温度的使用需求。

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合附图及具体的实施方式，对本申请的制冷系统进行详细的介绍说明。

如图1所示，为本实用新型提供的制冷系统的一种具体结构图。该系统包括前级压缩机1、后级压缩机2、冷凝器6、冷阱15和板层16等部件，部件之间通过管路保持连通，用于传递气态或者液态等状态的物质。

其中前级压缩机1用于吸收系统内蒸发的气态制冷剂，以进行一次压缩；经过初步压缩的制冷剂向前输送给后级压缩机2，后级压缩机2至少设置一个，与前级压缩机1串联设置，本实用新型中以一个后级压缩机2为例进行说明，若设置有两个或者更多的后级压缩机以相同的方式串联设置。后级压缩机2接收从前级压缩机1中排出的制冷剂并进行二次压缩，转化成高温高压的气体形态。经过两次或者更多次的压缩过程，使制冷剂达到更高的压缩比。经过二次压缩的制冷剂从后级压缩机2中排出，继续向前输送；冷凝器6接收从后级压缩机2排出的制冷剂，将流经的制冷剂冷却，将制冷剂降温。冷凝器6可通过多种方式进行冷却降温，优选地采用风冷的方式实现冷却，通过强制对流空气把流经风冷凝器散热管的高温制冷剂冷却。风冷凝器由蛇形铜制盘管、散热翅片、风机组成，制冷剂在铜管内流通，散热翅片焊接在铜管上辅助散热，风机置于散热片一侧，采用吸风方式在散热片表面产生对流空气，提高换热效率。

冷阱15和板层16保持并联设置，通过两条并联的管路连通于冷凝器6，两者均可接收从冷凝器6冷却的制冷剂，用于热交换，通过冷阱15和板层16与外界进行热交换，起到干冷降温的作用。冷阱15和板层16之间可以同时流通制冷剂，也可分别控制使其中一个制冷。经冷阱15和/或板层16完成热交换的制冷剂回流到前级压缩机1，整个系统形成一个完整的回路。

本申请提供的制冷系统包括串联设置至少两级压缩机，气态的制冷剂经过两次压缩过程，最终具有更高的压缩比，可以提供更低的温度。

在上述方案的基础上，本申请在前级压缩机1上设置用于检测和限定最低压力值的压力监控装置，后级压缩机2上设置用于检测和限定最高压力值的压力监控装置；分别用于检测压力值，当压力值高于最高或低于最低预设值后可以进行泄压，起到保护的作用。冷凝器6流出的制冷剂由制冷剂储液器7存储，制冷剂储液器7位于冷凝器6前方的管路上，制冷剂储液器7的高度低于冷凝器6，以便于制冷剂流动。经过冷凝器6的冷却后高温制冷剂降温液化成为液体，先存储在制冷剂储液器7，再由制冷剂储液器7向冷阱15和/或板层16输送。制冷剂经过冷却后，转换成中温高压的液体形态，流入制冷剂储液器7，制冷剂储液器7出口上有手阀，如需要可截止制冷剂的流通。

具体地，本实用新型中的前级压缩机1上的压力监控装置为低压压力继电器14，后级压缩机2上的压力监控装置为高压压力继电器4。低压压力继电器14设置在前级压缩机1的吸气口处，限定系统内的低压压力不超过设定值1.2bar。高压压力继电器4设置在后级压缩机2的排气口处，限定系统内的压力不超过设定值22bar。

进一步，该制冷系统还包括设置于后级压缩机2与冷凝器6之间的油分离器5，从后级压缩机2中流出的制冷剂先经过油分离器5，油分离器5流经的制冷剂中的润滑油分离，并将润滑油通过回油管路输送到前级压缩机1的吸气口位置，以保持压缩机保持润滑的运行状态。

在上述任一技术方案及其相互组合的基础上，为了使制冷剂的冷却效率更高，冷阱15和板层16并联的管路与冷凝器6之间设置中间换热器10，从冷凝器6中流出的制冷剂先经过中间换热器10再分为两条管路分别流向冷阱15和/或板层16。制冷剂在供给冻干机蒸发吸热之前，会在中间换热器中再次冷却，提高制冷剂的单位制冷量。

中间换热器10对从冷凝器6中流出的制冷器进行二次冷却，具体的原理是：冷凝器6与中间换热器10之间通过并联设置两条制冷管路连通，分别称为第一制冷管路和第二制冷管路。其中第一制冷管路上设置冷却电磁阀膨胀阀9制冷剂先经过冷却电磁阀膨胀阀9再进入中间换热器10。冷却电磁阀膨胀阀9包括电磁阀和膨胀阀两个部件，制冷剂经过电磁阀和膨胀阀后可以进一步降温，达到更低的温度。

第二制冷管路直接接入中间换热器10，第一制冷管路和第二制冷管路中的制冷剂在中间换热器10中分为两条相互独立的管路，两条制冷管路中的制冷剂在经过中间换热器10时在其内部进行热交换，在第二制冷管路中成为低温高压的液态制冷剂。第二制冷管路中的制冷剂输送到冷阱15和/或板层16，以更低的温度进行制冷过程。

更具体地，为了使从上述第一制冷管路中流出的制冷剂更好地被利用，在前级压缩机1与后级压缩机2之间的管路上设置中间混合器3。第一制冷管路中的制冷剂经过中间换热器10回流到中间混合器3中。中间混合器3将前级压缩机1流出的高温制冷剂和中间换热器10流出的低温制冷剂混合，使制冷剂达到饱和状态。中间混合器3内部混合的制冷剂包括来自前级压机1的高温制冷剂和中间换热器10返回的低温制冷剂，经过充分的热交换，把进入后级压缩机2的制冷剂的温度和压力限定在一定范围内。中间混合器3具有温度和压力检测装置，控制中间混合器3内的制冷剂处于正常工况。

进入板层16的管路包括两条相互并联的送液管路，其中一条上设置板冷电磁电磁阀膨胀阀12，另一条上设置板冷调节电磁阀膨胀阀13。板冷电磁电磁阀膨胀阀12具体包括板冷电磁阀和膨胀阀，在给冻干机的板层16降温时开启，控制制冷剂的输出满足降温速率的要求。板冷调节电磁阀膨胀阀13包括板冷调节电磁阀和膨胀阀，在给板层16控温时使用，可满足板层控温时冷量的需要，又能把制冷系统的功耗控制在较低的水平。板层16并联设置两个回路，可以分别应用在不同的工作状态，在保证板层16降温的情况下达到节能的目的。

冷阱15的输送管路上设置阱冷电磁阀膨胀阀11。阱冷电磁阀膨胀阀11包括阱冷电磁阀和膨胀阀，控制进入冻干机冷阱内制冷剂的量，调节其蒸发温度可低于-70度以下，并保证足够的冷量。

综上所述，从中间换热器10中流出的液态制冷剂将分为三路：第一路经过阱冷电磁阀膨胀阀11，为冻干机的冷阱提供冷量；第二路经过板冷电磁阀膨胀阀12，给冻干机的板层降温；第三路经过板冷调节电磁阀膨胀阀13，在板层控温时使用。

中间换热器10的两条并联的制冷管路前设置过滤器8，进入中间换热器10之前经过滤器8滤除水汽或杂质。过滤器8为可在线更换的设置方式，滤除杂质过多时可以及时更换。

本实用新型还提供一种冻干机，包括上述的制冷系统，因此可以实现相同的技术效果，该冻干机的其他部分请参考现有技术，本申请在此不再赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理，可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种制冷系统，其特征在于，包括：

前级压缩机(1)，用于吸收系统内蒸发的制冷剂进行一次压缩；

后级压缩机(2)，所述后级压缩机(2)至少设置一个，与所述前级压缩机(1)串联设置，接收从所述前级压缩机(1)中排出的制冷剂并进行二次压缩；

冷凝器(6)，接收从所述后级压缩机(2)排出的制冷剂，将流经的制冷剂冷却；

冷阱(15)，接收从所述冷凝器(6)冷却的制冷剂，用于热交换；

板层(16)，与所述冷阱(15)并联，接收从所述冷凝器(6)冷却的制冷剂，用于热交换；经所述冷阱(15)和/或所述板层(16)完成热交换的制冷剂回流到所述前级压缩机(1)。

2.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述前级压缩机(1)设置用于检测和限定最低压力值的压力监控装置；所述后级压缩机(2)上设置用于检测和限定最高压力值的压力监控装置；所述冷凝器(6)流出的制冷剂由制冷剂储液器(7)存储，所述制冷剂储液器(7)的高度低于所述冷凝器(6)，经过所述制冷剂储液器(7)向所述冷阱(15)和/或所述板层(16)输送。

3.根据权利要求2所述的制冷系统，其特征在于，所述前级压缩机(1)上的压力监控装置为低压压力继电器(14)，所述后级压缩机(2)上的压力监控装置为高压压力继电器(4)。

4.根据权利要求2所述的制冷系统，其特征在于，还包括设置于所述后级压缩机(2)与所述冷凝器(6)之间的油分离器(5)，所述油分离器(5)将所述后级压缩机(2)中流出的制冷剂中的润滑油分离，并将润滑油通过回油管路输送到所述前级压缩机(1)。

5.根据权利要求1至4任一项所述的制冷系统，其特征在于，所述冷阱(15)和所述板层(16)并联的管路与所述冷凝器(6)之间设置中间换热器(10)，所述冷凝器(6)中流出的制冷剂先经过所述中间换热器(10)再流向所述冷阱(15)和/或所述板层(16)；

所述冷凝器(6)与所述中间换热器(10)之间并联设置两条制冷管路，其中第一制冷管路上设置冷却电磁阀膨胀阀(9)，第二制冷管路直接接入所述中间换热器(10)，所述第一制冷管路和所述第二制冷管路中的制冷剂在所述中间换热器(10)进行热交换；所述第二制冷管路中的制冷剂输送到所述冷阱(15)和/或所述板层(16)。

6.根据权利要求5所述的制冷系统，其特征在于，所述前级压缩机(1)与所述后级压缩机(2)之间设置中间混合器(3)，所述第一制冷管路中的制冷剂经过所述中间换热器(10)回流到所述中间混合器(3)；所述中间混合器(3)将所述前级压缩机(1)流出的高温制冷剂和所述中间换热器(10)流出的低温制冷剂混合。

7.根据权利要求6所述的制冷系统，其特征在于，进入所述板层(16)的管路包括两条相互并联的送液管路，其中一条上设置板冷电磁电磁阀膨胀阀(12)，另一条上设置板冷调节电磁阀膨胀阀(13)。

8.根据权利要求7所述的制冷系统，其特征在于，所述冷阱(15)的输送管路上设置阱冷电磁阀膨胀阀(11)。

9.根据权利要求5所述的制冷系统，其特征在于，所述中间换热器(10)的两条并联的制冷管路前设置过滤器(8)，经所述过滤器(8)滤除水汽或杂质。

10.一种冻干机，其特征在于，包括权利要求1至9任意一项所述的制冷系统。