[實用新型]一種超低溫制冷機的壓力調節裝置

無效

• 申請號: 200720110704.X
• 申請日: 2007-06-11
• 公開（公告）號: CN201053793Y
• 公開（公告）日: 2008-04-30
• 發明（設計）人: 何勤躍;潘富金;慎馬龍;徐國平;洪國民
• 申請（專利權）人: 洪國民
• 主分類號: F25B49/02
• 分類號: F25B49/02
• 代理公司: 杭州豐禾專利事務所有限公司
• 代理人: 王曉峰

技術領域

本實用新型涉及一種制冷設備，更明確地說是一種超低溫制冷機的壓力調節裝置。

背景技術

超低溫冷柜一般指制冷溫度范圍為-40℃～-86℃甚至更低的冷柜。是醫院、疾控中心、血站、高校及科研機構必須配備的基礎設備。主要用于保存器官、組織、皮膚、紅細胞、淋巴細胞、DNA、胚胎、骨髓、種子、花粉、標本等以及其它材料的低溫試驗等。低溫冷凍常用多級或兩級蒸汽壓縮制冷循環和復合式蒸汽壓縮制冷機系統。兩級或多級蒸汽壓縮制冷循環使用的是單一工質，每個制冷循環都需要一個壓縮機，對低溫壓縮機還有相當的要求。近年來還發展了一種新型的制冷方式：自然復疊循環(又稱內復疊循環)，采用非共沸點混合工質做制冷劑，且整套系統只使用一臺壓縮機，設備減少，成本降低，效率提高。該技術制作的制冷機基于KLEEMENKO循環原理，通過使用汽液分離器和節流裝置，可以提高任意級數的冷卻，各級汽液分離器只有液相膨脹，從而保持膨脹過程的高效率，同時采用多級分離技術，達到混合制冷劑逐步液化的目的。

自然復疊循環在超低溫冷柜上的應用，中科院理化所低溫工程中心有這方面的報道。此外，在中國專利ZL02269837.X中提供了一種單壓縮機超低溫冷柜的方案，可以獲得-60℃的低溫。而中國專利公開號CN1363815A介紹了一種采用精鎦裝置分離技術能有效地分離高、低沸點工質。但由于高沸點工質進入精鎦裝置和冷凝蒸發器的分配上很難控制，其分離效率雖然提高，但很難實現技術的產品化和工業化。中國專利公開號CN1677014A介紹了另外一種采用精鎦裝置分離技術的內復疊制冷系統。該系統由于在高沸點工質進入精鎦裝置和冷凝蒸發器時采用了分路供液設計，并設計了蒸發壓力調節裝置，因爾使得蒸汽壓縮內復疊制冷系統更趨于合理化，能有效控制高沸點工質的分配比例和蒸發溫度，提高低沸點工質的純度，降低低沸點工質蒸發時的溫度漂移，增加系統整體穩定性。中國專利公開號CN2839921Y名稱為“一種自然復疊式超低溫冷柜”介紹的是采用多級分離技術的內復疊制冷系統。上述文獻主要是圍繞內復疊制冷系統高低沸點工質如何有效分離方面的技術，均未涉及對充灌壓力的調節。對于-86℃以上溫區，由于低沸點工質的比例較低，充灌壓力不高，通過平衡罐等輔助措施后，壓縮機啟動壓力不會很高，但是要達到-120℃或更低溫區，由于低沸點工質比例提高，充灌壓力很高，通過平衡罐等輔助措施后也很難達到預期的效果。壓縮機剛啟動時，大量的低沸點工質以不凝氣體狀態積聚在冷凝器內，高壓部壓力過高，壓縮機出現保護，造成系統不能正常工作。

發明內容

本實用新型的目的是克服上述制冷系統的缺點和不足，提供一種結構簡單，成本低廉，性能可靠的壓力調節裝置，實現極低溫區，特別是-120℃以下溫區制冷機系統的穩定運行。

本實用新型是這樣實現的：一種用于超低溫制冷機的壓力調節裝置，是由平衡罐、壓力控制器、電磁閥、節流元件構成，平衡罐通過電磁閥及節流元件分別與壓縮機的高壓端及低壓端連接，壓力控制器按裝在制冷系統的高壓部分。這樣構成的超低溫制冷機的壓力調節裝置，在制冷系統運行初期，減少低沸點工質參與循環的比例，隨著系統溫度的降低，逐步增加低沸點工質參與循環的量，以達到持續降溫的目的。由于采用了壓力自動調節系統，一方面可以避免高壓壓力過高造成壓縮機故障，另一方面使壓縮機處于比較穩定的運行工況，降溫速度比較均衡，運行平穩。

附圖說明

圖1.是本實用新型結構原理圖。圖中：7-壓縮機、8-冷凝器、9-防露管、10-多級逆流換熱器、11-蒸發器。

圖2.是圖1中A的放大圖。圖中：1-電磁閥、2-節流元件、3-平衡罐、4-節流元件、5-電磁閥、6-壓力控制器。

具體實施方式

結合圖1，一種用于超低溫制冷機的壓力調節裝置，是由平衡罐3、壓力控制器6、電磁閥1及5、節流元件2及4構成，平衡罐3通過電磁閥1及5和節流元件2及4分別與壓縮機7的高壓端及低壓端連接，壓力控制器6按裝在制冷系統的高壓部分，控制電磁閥1及5開啟和閉合。壓力控制器6的開啟和閉合壓力點可根據制冷系統的狀態進行設定。為了達到控制系統啟動壓力過高的目的，當制冷系統處于停機狀態時，電磁閥1處于閉合狀態即壓縮機高壓部分與平衡罐3不通；而電磁閥5處于打開狀態即混合制冷劑在壓縮機低壓通道通過節流元件4與平衡罐3相連。壓縮機啟動后，混合制冷劑經壓縮機排氣管進入冷凝器，高沸點工質冷凝成液態，而大量的中低沸點工質以不凝氣體狀態積聚在冷凝器內，高壓部壓力升高，當系統高壓部壓力超過某個壓力控制器6的開啟點時，電磁閥1打開，高壓不凝氣體通過節流元件2回到平衡罐3，此時電磁閥5閉合，低壓通道與平衡罐3處于不連狀態。隨著系統的運行，各級換熱器及蒸發器的溫度逐漸降低，高壓部壓力逐漸下降，當壓力降至壓力控制器6的閉合點時，電磁閥1處于閉合狀態即壓縮機7的高壓部分與平衡罐3斷開；而電磁閥5處于打開狀態即混合制冷劑在壓縮機7的低壓通道通過節流元件4與平衡罐相連，如此循環，隨著箱內溫度的持續下降，低沸點的工質逐步補充到系統中參與循環，直到高壓部壓力低于壓力控制器6的開啟點。電磁閥1處于常閉狀態，而電磁閥5處于常開狀態，系統進入穩定運行狀態，從而解決了為達到-120℃以下低溫溫區壓縮機啟動壓力過高的問題。