專利名稱：一種自然復(fù)疊式超低溫冷柜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種低溫設(shè)備，特別是一種自然復(fù)疊式超低溫冷柜。
背景技術(shù)：
超低溫冷柜一般指制冷溫度范圍為-40℃--86℃甚至更低的冷柜。是醫(yī)院、疾控中心、血站、高校及科研機(jī)構(gòu)必須配備的基礎(chǔ)設(shè)備。主要用于保存器官、組織、皮膚、紅細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、DNA、胚胎、骨髓、種子、花粉、標(biāo)本等以及其它材料的低溫試驗等。已有的超低溫冷柜的低溫制取，主要有兩級壓縮制冷和雙壓縮機(jī)復(fù)疊制冷(又稱外復(fù)疊)兩種方法，兩級壓縮制冷制取低溫制冷效率太低，應(yīng)用較少，外復(fù)疊制冷制冷系數(shù)較高，經(jīng)濟(jì)性也較好，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，冷凍油容易進(jìn)入毛細(xì)管，因其在低溫下凝固而堵塞毛細(xì)管，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。自然復(fù)疊循環(huán)(又稱內(nèi)復(fù)疊循環(huán))是一種新型的制冷方式，主要原理是采用多種不同沸點的混合工質(zhì)，通過一個壓縮機(jī)，經(jīng)過多次氣液分離、不同沸點的組份分級冷凝分級蒸發(fā)實現(xiàn)復(fù)疊，從而達(dá)到了制取低溫的目的。與傳統(tǒng)的外復(fù)疊制冷機(jī)相比，首先是結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，運行可靠；其次高沸點組元在較高溫度形成液體經(jīng)節(jié)流流回壓縮機(jī)，從而避免其在低溫下有固相析出，堵塞節(jié)流元件；第三，系統(tǒng)內(nèi)的冷凍油經(jīng)過多次氣液分離，在較高溫度下返回壓縮機(jī)，可有效避免冷凍油進(jìn)入低溫系統(tǒng)堵塞節(jié)流元件或進(jìn)入蒸發(fā)器影響傳熱效果；另外混合工質(zhì)中的高沸點組元在較高溫度節(jié)流返回低壓通道，從而使回?zé)嵝侍岣撸瑴p少回?zé)釗p失，保持了較高的效率。主要應(yīng)用在天然氣液化工程方面。此外，在中國申請的專利02269837.X中提供了一種單壓縮機(jī)超低溫冷柜的方案，可以獲得-60℃的低溫，但是由于結(jié)構(gòu)和制冷劑的限制，很難達(dá)到-86℃或更低的溫度。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有超低溫冷柜的缺點和不足，本實用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低、性能可靠的單壓縮機(jī)自然復(fù)疊式超低溫冷柜。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的由柜體、壓縮機(jī)、冷凝器、氣液分離器、節(jié)流元件、熱交換器、過濾器、蒸發(fā)器及其連接管路和充注在上述制冷部件中的制冷劑構(gòu)成。壓縮機(jī)通過管路與冷凝器及防露管連通，冷凝器的另一端通過一級氣液分離器與一級逆流熱交換器的內(nèi)管相連，一級氣液分離器的另一端通過一級節(jié)流毛細(xì)管與一級逆流熱交換器的外管相連，一級逆流熱交換器的另一端內(nèi)管通過二級氣液分離器，一路與二級逆流熱交換器內(nèi)管連接，另一路通過二級節(jié)流毛細(xì)管與二級逆流熱交換器外管連通，二級逆流熱交換器另一端的內(nèi)、外管分別與三級逆流熱交換器連通，三級逆流熱交換器另一端的內(nèi)管則通過干燥過濾器及三級毛細(xì)管與蒸發(fā)器連通，蒸發(fā)器的另一端與三級逆流熱交換器的外管相連，平衡罐通過節(jié)流毛細(xì)管與壓縮機(jī)低壓通道相連，一種混合制冷劑充注在整個制冷系統(tǒng)中?；旌现评鋭┙?jīng)壓縮機(jī)壓縮變成高壓混合氣體，經(jīng)過冷凝器、防露管后，一些高沸點的制冷劑冷凝成液體，經(jīng)過一級氣液分離器，其中中低沸點的混合氣體進(jìn)入一級逆流熱交換器，冷凝后的高沸點制冷劑經(jīng)一級節(jié)流毛細(xì)管后節(jié)流后進(jìn)入一級逆流熱交換器，蒸發(fā)換熱后返回低壓通道。中低沸點的混合氣體在一級逆流熱交換器換熱，其中中沸點制冷劑冷凝后在二級氣液分離器分離，經(jīng)二級節(jié)流毛細(xì)管后節(jié)流后進(jìn)入二級逆流熱交換器，蒸發(fā)換熱后返回低壓通道，低沸點的工質(zhì)進(jìn)入二級逆流熱交換器換熱后進(jìn)入三級逆流熱交換器，與蒸發(fā)器出來的低壓回流進(jìn)一步熱交換，冷凝后的液體經(jīng)三級毛細(xì)管節(jié)流后進(jìn)入蒸發(fā)器蒸發(fā)制冷。最后蒸發(fā)器出來的低沸點組份經(jīng)過各級逆流熱交換器匯同其它沸點的制冷劑返回壓縮機(jī)，從而完成整個循環(huán)。本實用新型混合制冷劑由高沸點制冷劑、中沸點制冷劑、低沸點制冷劑組成，其中高沸點制冷劑由R600a、R134a、R142b、R290或者為該物質(zhì)中的任兩種、三種、或多種混合物組成；中沸點制冷劑由R23、R170、R508a、R508b或者為該物質(zhì)中的任兩種、三種、或多種混合物組成；低沸點制冷劑由R1150、R14或混合物組成。自然復(fù)疊系統(tǒng)的灌注壓力通常比一般的冰箱和空調(diào)系統(tǒng)要高，本實用新型在低壓端專門設(shè)置了一個調(diào)節(jié)壓力的平衡罐，通過毛細(xì)管與壓縮機(jī)回氣管相連。在停機(jī)時，壓力較高的中低沸點氣體進(jìn)入平衡罐，有效降低系統(tǒng)的平衡壓力，開機(jī)時，濃度較高的高沸點工質(zhì)首先參與循環(huán)，平衡罐的中低沸點工質(zhì)通過毛細(xì)管逐步補充到系統(tǒng)，可有效減小啟動后的一段時間內(nèi)高壓側(cè)的壓力。本實用新型設(shè)有兩處氣液分離裝置，從壓縮機(jī)帶出來的液體冷凍油與冷凝后的高沸點制冷劑首先在一級氣液分離器中分離，經(jīng)節(jié)流裝置返回壓縮機(jī)，少量的霧狀冷凍油通過熱交換器并經(jīng)過冷卻形成液體同冷凝后的中沸點制冷劑在二級氣液分離器中進(jìn)一步分離并經(jīng)節(jié)流裝置返回壓縮機(jī)，混合制冷劑中的冷凍油經(jīng)過兩次分離后，有效避免了冷凍油進(jìn)入低溫系統(tǒng)堵塞毛細(xì)管，使系統(tǒng)的制冷溫度能有效地達(dá)到-86℃低溫溫區(qū)。


圖1為本實用新型制冷系統(tǒng)循環(huán)圖。
具體實施方式
結(jié)合圖1，由壓縮機(jī)1、冷凝器2、氣液分離器4、11、節(jié)流元件6、9、12、5，熱交換器5、8、10，過濾器13、蒸發(fā)器11、平衡罐14及其連接管路和充注在上述制冷部件中的制冷劑構(gòu)成了整個超低溫制冷系統(tǒng)?；旌现评鋭┙?jīng)壓縮機(jī)(1)壓縮變成高壓混合氣體，經(jīng)過冷凝器(2)、防露管(3)后，高沸點的制冷劑冷凝成液體，經(jīng)過一級氣液分離器(4)，其中中低沸點的混合制冷劑進(jìn)入一級逆流熱交換器(5)內(nèi)管，冷凝后的高沸點制冷劑經(jīng)一級節(jié)流毛細(xì)管(6)節(jié)流后進(jìn)入一級逆流熱交換器外管，蒸發(fā)換熱后返回低壓通道。中低沸點的混合氣體在一級逆流熱交換器(5)換熱，其中中沸點工質(zhì)冷凝后在二級氣液分離器(7)分離，經(jīng)二級節(jié)流毛細(xì)管(9)后節(jié)流后進(jìn)入二級逆流熱交換器(8)外管，蒸發(fā)換熱后返回低壓通道，低沸點的制冷劑進(jìn)入二級逆流熱交換器(8)換熱后進(jìn)入三級逆流熱交換器(10)，與蒸發(fā)器(11)出來的低壓回流進(jìn)一步熱交換，冷凝后的液體經(jīng)干燥過濾器(13)和三級毛細(xì)管(12)節(jié)流后進(jìn)入蒸發(fā)器(11)蒸發(fā)制冷。最后蒸發(fā)器出來的低沸點組份經(jīng)過各級逆流熱交換器匯同其它沸點的制冷劑返回壓縮機(jī)(1)，從而完成整個循環(huán)。平衡罐(14)通過節(jié)流毛細(xì)管(15)與壓縮機(jī)(1)低壓通道相連?；旌现评鋭┯煞指叻悬c制冷劑、中沸點制冷劑、低沸點制冷劑組成，其中高沸點制冷劑由R600a、R134a、R142b、R290或者為該物質(zhì)中的任兩種、三種、或多種混合物組成；中沸點制冷劑由R23、R170、R508a、R508b或者為該物質(zhì)中的任兩種、三種、或多種混合物組成；低沸點制冷劑由R1150、R14或混合物組成。
權(quán)利要求1.一種自然復(fù)疊式超低溫冷柜，是由柜體、壓縮機(jī)、冷凝器、氣液分離器、節(jié)流元件、熱交換器，過濾器、蒸發(fā)器及其連接管路和充注在上述制冷部件中的制冷劑構(gòu)成，其特征在于壓縮機(jī)(1)通過管路與冷凝器(2)及防露管(3)連通，冷凝器(2)的另一端通過一級氣液分離器(4)與一級逆流熱交換器(5)的內(nèi)管相連，一級氣液分離器(4)的另一端通過一級節(jié)流毛細(xì)管(6)與一級逆流熱交換器(5)的外管相連，一級逆流熱交換器(5)的另一端內(nèi)管通過二級氣液分離器(7)，一路與二級逆流熱交換器(8)內(nèi)管連接，另一路通過二級節(jié)流毛細(xì)管(9)與二級逆流熱交換器(8)外管連通，二級逆流熱交換器(8)另一端的內(nèi)、外管分別與三級逆流熱交換器(10)連通，三級逆流熱交換器(10)另一端的內(nèi)管則通過干燥過濾器(13)及三級毛細(xì)管(12)與蒸發(fā)器(11)連通，蒸發(fā)器(11)的另一端與三級逆流熱交換器(10)的外管相連，平衡罐(14)通過節(jié)流毛細(xì)管(15)與壓縮機(jī)(1)低壓通道相連，一種混合制冷劑充注在整個制冷系統(tǒng)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自然復(fù)疊式超低溫冷柜，其特征在于所說的混合制冷劑由分高沸點制冷劑、中沸點制冷劑、低沸點制冷劑組成，其中高沸點制冷劑由R600a、R134a、R142b、R290或者為該物質(zhì)中的任兩種、三種、或多種混合物組成，中沸點制冷劑由R23、R170、R508a、R508b或者為該物質(zhì)中的任兩種、三種、或多種混合物組成，低沸點制冷劑由R1150、R14或混合物組成。
專利摘要本實用新型涉及一種自然復(fù)疊式超低溫冷柜，其關(guān)鍵是壓縮機(jī)通過管路與冷凝器及防露管這通，冷凝器的另一端通過一級氣液分離器與一級逆流熱交換器的內(nèi)管相連，一級氣液分離器的另一端通過一級節(jié)流毛細(xì)管與一級逆流熱交換器的外管相連，一級逆流熱交換器的另一端內(nèi)管通過二級氣液分離器，一路與二級逆流熱交換器內(nèi)管連接，另一路通過二級節(jié)流毛細(xì)管與二級逆流熱交換器外管連通，二級逆流熱交換器另一端的內(nèi)、外管分別與三級逆流熱交換器連通，三級逆流熱交換器另一端的內(nèi)管則通過干燥過濾器及三級毛細(xì)管與蒸發(fā)器連通，蒸發(fā)器的另一端與三級逆流熱交換器的外管相連，平衡罐通過節(jié)流毛細(xì)管與壓縮機(jī)低壓通道相連。使制冷溫度能有效地達(dá)到－86℃低溫溫區(qū)。
文檔編號F25D11/04GK2839921SQ20052001408
公開日2006年11月22日 申請日期2005年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月15日
發(fā)明者何勤躍, 潘富金, 慎馬龍, 徐國平, 洪國民 申請人:洪國民