CN211668115U - 一种超低温冷冻干燥机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及冷冻干燥机技术领域，尤其是一种超低温冷冻干燥机，包括机壳，机壳的顶部设有冷冻室，冷冻室上方设置有干燥室，机壳内设有n级循环制冷装置；每级循环制冷装置均包括制冷压缩机，制冷压缩机的冷媒输出端上通过管件依次串联有一级冷凝器、二级冷凝器、膨胀阀和蒸发器；第1级循环制冷装置上的蒸发器直接连接制冷压缩机；第2至n级循环制冷装置上的蒸发器与制冷压缩机之间连接有换热壳体，换热壳体设置在上一级循环制冷装置的蒸发器外侧；第n级循环制冷装置上的蒸发器设置在冷冻室内；每一级循环制冷装置上的二级冷凝器外侧均固定设有冷却箱。本实用新型制冷效果好，降低超低温制冷难度，同时提高能量利用率，值得推广。

Description

一种超低温冷冻干燥机

技术领域

本实用新型涉及冷冻干燥机技术领域，尤其涉及一种超低温冷冻干燥机。

背景技术

冷冻干燥机是由制冷系统、真空系统、加热系统、电器仪表控制系统所组成的机器，冷冻干燥就是将含水物质，先冻结成固态，而后使其中的水分从固态升华成气态，以除去水分而保存物质的方法。

由于市场对冷冻干燥机的制冷温度要求越来越高，需要更低的冻干温度，而目前生产的冷冻干燥机一般采用单个制冷压缩机进行制冷，其制冷效果差，制冷温度有限，一次性完成超低温的制冷难度大，另外能量利用率低，造成资源浪费。因此，我们提出了一种超低温冷冻干燥机。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在制冷效果差，制冷温度有限，能量利用率低的缺点，而提出的一种超低温冷冻干燥机。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

设计一种超低温冷冻干燥机，包括机壳，机壳的顶部设有冷冻室，冷冻室上方设置有干燥室，所述机壳内设有n级循环制冷装置，n为不小于1的整数，所述循环制冷装置内设有为下一级制冷的循环制冷用冷媒；

每级所述循环制冷装置均包括制冷压缩机，所述制冷压缩机的冷媒输出端上通过管件依次串联有一级冷凝器、二级冷凝器、膨胀阀和蒸发器；

第1级所述循环制冷装置上的蒸发器直接连接到制冷压缩机的冷媒输入端上；

第2至n级所述循环制冷装置上的蒸发器与制冷压缩机的冷媒输入端之间均通过管件连接有换热壳体，所述换热壳体设置在上一级循环制冷装置的蒸发器外侧；

第n级所述循环制冷装置上的蒸发器设置在所述冷冻室内；

所述干燥室上设有进气阀和出气管，所述出气管上连接有真空泵；

每一级所述循环制冷装置上的二级冷凝器外侧均固定设有冷却箱，所述冷却箱固定设置在机壳的内部，每一级循环制冷装置上的所述冷却箱之间通过管件串联或并联在所述真空泵的输出端上。

进一步的，所述n级循环制冷装置为三级循环制冷装置。

进一步的，第1、第2级的所述循环制冷装置内的冷媒采用R22、R32、R134a、R143、R290中任意一种烷烃类制冷剂，第3级的所述循环制冷装置内的冷媒采用R13、R14、R23、R170中任意一种烷烃类制冷剂。

进一步的，所述机壳的侧部固定设有用于超低温冷冻干燥机散热的散热板，所述散热板上设有多个散热孔。

进一步的，所述机壳的前侧固定设有用于控制整个所述超低温冷冻干燥机操作的控制箱，所述控制箱上设有用于人机交互的触摸屏。

进一步的，所述机壳的背部设有风冷式冷却器，每一级循环制冷装置上的所述一级冷凝器均贯穿设置在风冷式冷却器内。

进一步的，所述冷却箱、换热壳体和冷冻室的外侧均设有保温层。

进一步的，所述冷却箱的底部均设有排水孔，所述排水孔连接有排水管，排水管将冷却箱生成的水及时排到超低温冷冻干燥机的外部。

本实用新型提出的一种超低温冷冻干燥机，有益效果在于：本实用新型通过多级制冷，上一级循环制冷装置为下一级循环制冷装置内的冷媒进行降温，以阶梯式的方式进行逐级降温，可有效提高降温效率，通过多级降温的方式最终达到超低温的输出，降低了一步完成超低温输出的难度，并且通过干燥室内排出的冷气对二级冷凝器进行及时的散热，进一步提高循环制冷装置的制冷效果，同时也提高了能量的利用率，减小资源的浪费。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。

在附图中：

图1是本实用新型的立体视图；

图2是本实用新型的内部结构视图；

图3是本实用新型的原理结构示意图。

图中标记为：机壳1、控制箱2、制冷压缩机3、一级冷凝器4、二级冷凝5、风冷式冷却器6、冷却箱7、膨胀阀8、蒸发器9、换热壳体10、排水孔11、冷冻室12、干燥室13、进气阀14、出气管15、真空泵16、散热板17、触摸屏18、排水管19。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设有”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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实用新型中的具体含义。

现结合说明书附图，详细说明本实用新型的结构特点。

参见图1-3，一种超低温冷冻干燥机，包括机壳1，机壳1的顶部设有冷冻室12，冷冻室12上方设置有干燥室13，机壳1内设有n级循环制冷装置，n为不小于1的整数，循环制冷装置内设有为下一级制冷的循环制冷用冷媒，超低温冷冻干燥机采用多级循环制冷装置对各级内的冷媒进行阶梯降温，提高降温效果，同时减小了降温难度。

参见图3，n级循环制冷装置为三级循环制冷装置，第1、第2级的循环制冷装置内的冷媒采用R22、R32、R134a、R143、R290中任意一种烷烃类制冷剂，第1、第2级的循环制冷装置内的冷媒采用温度范围在高低温的制冷剂，这样可进一步提高制冷效果，降低循环制冷装置的负荷，更加节能，同时，第3级的循环制冷装置内的冷媒采用R13、R14、R23、R170中任意一种烷烃类制冷剂，第3级的循环制冷装置内的冷媒采用温度范围在超低温的制冷剂，这样有利多次降温的冷媒可快速进入超低温的阈值，从而进一步提高超低温冷冻效果，经过三级制冷降温，超低温冷冻干燥机可输出-186摄氏度的超低温制冷温度。

参见图3，每级循环制冷装置均包括制冷压缩机3，制冷压缩机3的冷媒输出端上通过管件依次串联有一级冷凝器4、二级冷凝器5、膨胀阀8和蒸发器9，制冷压缩机3对冷媒进行加压，使冷媒变成高压气体，高压气体依次经过一级冷凝器4和二级冷凝器5进行二次降温，成为低温高压的液体，低温高压的液体经过膨胀阀8进行减压进入到蒸发器9，低温低压的冷媒在蒸发器9内进行迅速蒸发吸热制冷，并对上一级循环制冷装置内的循环冷媒进行降温。

参见图3，第1级循环制冷装置上的蒸发器9直接连接到制冷压缩机3的冷媒输入端上，第2、3级循环制冷装置上的蒸发器9与制冷压缩机3的冷媒输入端之间均通过管件连接有换热壳体10，换热壳体10设置在上一级循环制冷装置的蒸发器9外侧，第3级循环制冷装置上的蒸发器9设置在冷冻室12内，循环制冷装置内的冷媒在进入到蒸发器9后，低温低压的冷媒在蒸发器9内迅速蒸发吸热，第2级循环制冷装置上的换热壳体10实现第1级循环制冷装置内的蒸发器9对第2级循环制冷装置内的冷媒进行降温，第3级循环制冷装置上的换热壳体10实现第2级循环制冷装置内的蒸发器9对第3循环制冷装置内的冷媒进一步降温，第3循环制冷装置内的蒸发器9直接降低冷冻室12的温度，使冷冻室12内的温度快速达到超低温的状态对干燥室13内进行低温干燥。

参见图3，干燥室13上设有进气阀14和出气管15，出气管15上连接有真空泵16，每一级循环制冷装置上的二级冷凝器5外侧均固定设有冷却箱7，冷却箱7固定设置在机壳1的内部，每一级循环制冷装置上的冷却箱7之间通过管件串联或并联在真空泵16的输出端上，干燥室13在进行冷冻干燥时，干燥室13内处于真空状态，设置真空泵16可将干燥室13内空气抽出使干燥室13内形成真空状态，在干燥过程中，被冻结物品内的水分直接气化成水蒸气被真空泵16抽出，抽出后的低温水蒸气流经冷却箱7内并二级冷凝器5上散热出的热量带走，这样有效提高二级冷凝器5的散热效果，同时提高了能量的利用率，减小了能源的浪费，通过设置二级冷凝器5以及二级冷凝器5外侧的冷却箱7可进一步提高循环制冷装置的制冷效果。

参见图2和3，机壳1的背部设有风冷式冷却器6，每一级循环制冷装置上的一级冷凝器4均贯穿设置在风冷式冷却器6内。一级冷凝器4经过风冷散热，二级冷凝器5利用水蒸气内的余冷进行热交换散热，这样有效提高循环制冷装置内冷媒成为低温高压液体的速率。

参见图3，冷却箱7的底部均设有排水孔11，排水孔11连接有排水管19，排水管19将冷却箱7生成的水及时排到超低温冷冻干燥机的外部，排水孔11用于及时排出冷却箱7热交换产生的水分。

进一步说，冷却箱7、换热壳体10和冷冻室12的外侧均设有保温层，保温层起到对冷却箱7、换热壳体10和冷冻室12提供良好的保温效果，避免冷却箱7、换热壳体10和冷冻室12与外接进行热交换，减小能量的浪费，更加节能。

参见图1，机壳1的侧部固定设有用于超低温冷冻干燥机散热的散热板17，散热板17上设有多个散热孔。

参见图1，机壳1的前侧固定设有用于控制整个超低温冷冻干燥机操作的控制箱2，控制箱2上设有用于人机交互的触摸屏18。

具体的，制冷压缩机3对冷媒进行加压，使冷媒变成高压气体，高压气体依次经过一级冷凝器4和二级冷凝器5进行二次降温，成为低温高压的液体，低温高压的液体经过膨胀阀8进行减压进入到蒸发器9，低温低压的冷媒在蒸发器9内进行迅速蒸发吸热制冷，第1级循环制冷装置上的蒸发器9对第2级循环制冷装置内的冷媒进行降温，第2级循环制冷装置上的蒸发器9对第3级循环制冷装置内的冷媒再一次降温，第3级循环制冷装置上的蒸发器9直接对冷冻室12进行降温，使冷冻室12内降低到超低温状态，超低温状态下的冷冻室12对干燥室13内进行超低温干燥，提高了冷冻干燥机的冻干干燥效率。

综上所述，本实用新型通过多级制冷，上一级循环制冷装置为下一级循环制冷装置内的冷媒进行降温，以阶梯式的方式进行逐级降温，可有效提高降温效率，通过多级降温的方式最终达到超低温的输出，降低了一步完成超低温输出的难度，并且通过干燥室内排出的冷气对二级冷凝器进行及时的散热，进一步提高循环制冷装置的制冷效果，同时也提高了能量的利用率，减小资源的浪费。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种超低温冷冻干燥机，包括机壳(1)，机壳(1)的顶部设有冷冻室(12)，冷冻室(12)上方设置有干燥室(13)，其特征在于，所述机壳(1)内设有n级循环制冷装置，n为不小于1的整数，所述循环制冷装置内设有为下一级制冷的循环制冷用冷媒；

每级所述循环制冷装置均包括制冷压缩机(3)，所述制冷压缩机(3)的冷媒输出端上通过管件依次串联有一级冷凝器(4)、二级冷凝器(5)、膨胀阀(8)和蒸发器(9)；

第1级所述循环制冷装置上的蒸发器(9)直接连接到制冷压缩机(3)的冷媒输入端上；

第2至n级所述循环制冷装置上的蒸发器(9)与制冷压缩机(3)的冷媒输入端之间均通过管件连接有换热壳体(10)，所述换热壳体(10)设置在上一级循环制冷装置的蒸发器(9)外侧；

第n级所述循环制冷装置上的蒸发器(9)设置在所述冷冻室(12)内；

所述干燥室(13)上设有进气阀(14)和出气管(15)，所述出气管(15)上连接有真空泵(16)；

每一级所述循环制冷装置上的二级冷凝器(5)外侧均固定设有冷却箱(7)，所述冷却箱(7)固定设置在机壳(1)的内部，每一级循环制冷装置上的所述冷却箱(7)之间通过管件串联或并联在所述真空泵(16)的输出端上。

2.根据权利要求1所述的一种超低温冷冻干燥机，其特征在于，所述n级循环制冷装置为三级循环制冷装置。

3.根据权利要求1或2所述的一种超低温冷冻干燥机，其特征在于，第1、第2级的所述循环制冷装置内的冷媒采用R22、R32、R134a、R143、R290中任意一种烷烃类制冷剂，第3级的所述循环制冷装置内的冷媒采用R13、R14、R23、R170中任意一种烷烃类制冷剂。

4.根据权利要求1所述的一种超低温冷冻干燥机，其特征在于，所述机壳(1)的侧部固定设有用于超低温冷冻干燥机散热的散热板(17)，所述散热板(17)上设有多个散热孔。

5.根据权利要求1所述的一种超低温冷冻干燥机，其特征在于，所述机壳(1)的前侧固定设有用于控制整个所述超低温冷冻干燥机操作的控制箱(2)，所述控制箱(2)上设有用于人机交互的触摸屏(18)。

6.根据权利要求1所述的一种超低温冷冻干燥机，其特征在于，所述机壳(1)的背部设有风冷式冷却器(6)，每一级循环制冷装置上的所述一级冷凝器(4)均贯穿设置在风冷式冷却器(6)内。

7.根据权利要求1所述的一种超低温冷冻干燥机，其特征在于，所述冷却箱(7)、换热壳体(10)和冷冻室(12)的外侧均设有保温层。

8.根据权利要求1或7所述的一种超低温冷冻干燥机，其特征在于，所述冷却箱(7)的底部均设有排水孔(11)，所述排水孔(11)连接有排水管(19)，排水管(19)将冷却箱(7)生成的水及时排到超低温冷冻干燥机的外部。

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