[發明專利]一種凍干機制冷系統及該制冷系統的控制方法

有效

• 申請號: 201410262527.1
• 申請日: 2014-06-13
• 公開（公告）號: CN104534729A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 康峰;翁寬;鐘元龍;譚亮
• 申請（專利權）人: 楚天科技股份有限公司
• 主分類號: F25B25/00
• 分類號: F25B25/00;F25B41/04;F26B5/06;F26B25/00
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所 43008
• 代理人: 趙洪

技術領域

本發明主要涉及到凍干設備領域，特指適用于凍干箱的制冷系統及該制冷系統的控制方法。

背景技術

真空冷凍干燥機（以下簡稱凍干機）是制藥行業和食品行業進行藥品和食品冷凍干燥的最好設備，所謂冷凍干燥，就是先將需冷凍干燥的物品（制品）在低溫下預凍，然后通過真空升華和解析吸附的方法，使制品的水分減少到在長時間內無法維持生物學反應和化學反應的水平，真空升華干燥階段，物料中已凍結的游離水在低于其共結點所對應的飽和蒸汽壓條件下，以升華的方式全部逸出，進入到冷凝表面結成冰，升華結束后，一般可除去85%以上的水分，而解析干燥階段，則在升華干燥完成后，將剩余的那部分少量的吸附水（吸附在物料細胞壁和極性分子上、未凍結的水，一般占總含水量的10％左右）以蒸發的方式去除。

目前，凍干機一般設置一臺制冷系統，較常用的為氟利昂制冷系統、液氮制冷系統。Freon制冷系統較液氮制冷系統價格便宜，但是產生的極限低溫較高，使得凍干機在解析階段時產生冰的飽和蒸汽壓差較小，使得凍干產品內仍剩有一部分吸附水，影響凍干產品質量。而采用較氟利昂蒸發溫度較低的制冷劑，比如液氮，其價格較為昂貴（費用包括液氮購買、液氮運輸、液氮在大氣壓下氣化損耗等），大約是壓縮式制冷的三倍左右，用戶一般無法承受。

發明內容

本發明要解決的技術問題就在于：針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種結構簡單緊湊、操作簡便、能夠提高制冷效果、凍干工作效率的凍干箱制冷系統及該制冷系統的控制方法。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種凍干機制冷系統，包括一組以上的主制冷組件和一組以上的輔助制冷組件，所述主制冷組件與輔助制冷組件呈并聯狀以形成對凍干機上冷肼和板層的獨立制冷循環回路；所述主制冷組件與輔助制冷組件中采用不同制冷媒介。

作為本發明系統的進一步改進：所述主制冷組件為在正常工況下的預凍干階段和升華干燥對凍干機進行制冷的制冷組件；所述輔助制冷組件為在正常工況下的解析干燥階段和在故障工況下對凍干機進行制冷的制冷組件。

作為本發明系統的進一步改進：在相同大氣壓下，所述輔助制冷組件中制冷媒介的沸點溫度低于主制冷組件中制冷媒介的沸點溫度。

作為本發明系統的進一步改進：所述主制冷組件采用氟利昂作為制冷媒介，輔助制冷組件采用液氮作為制冷媒介。

作為本發明系統的進一步改進：每組所述朱制冷組件包括冷肼主制冷循環回路和板層主制冷循環回路，冷肼主制冷循環回路用于對凍干機上冷肼的冷凝盤管進行制冷，板層主制冷循環回路用于對凍干機的板層進行制冷；每組所述輔助制冷組件包括冷肼輔助制冷循環回路和板層輔助制冷循環回路，冷肼輔助制冷循環回路用于對凍干機上冷肼的冷凝盤管進行制冷，板層輔助制冷循環回路用于對凍干機的板層進行制冷。

作為本發明系統的進一步改進：每個制冷循環回路均包括通過管路相連的控制閥、板式換熱器及載冷劑循環泵。

作為本發明系統的進一步改進：在所述輔助制冷組件的制冷循環回路上設置關聯控制閥，用于在主制冷組件處于開啟工作狀態時主制冷組件的制冷媒介避開輔助制冷組件中的板式換熱器。

本發明進一步提供一種基于上述制冷系統的控制方法，為：

（1）預凍干模式；當凍干機為預凍干階段，主制冷組件開啟工作，對凍干箱內的板層和冷肼內的冷凝盤管同時降溫；

（2）升華干燥模式；當凍干機在升華干燥階段，主制冷組件對冷凝盤管進行制冷，凍干機中的凍干箱將在加熱器的作用下對板層進行加溫升華；

（3）解析干燥模式；當凍干機進入解析干燥階段，輔助制冷組件對凍干箱內的板層和冷肼內的冷凝盤管進行制冷。

作為本發明方法的進一步改進：還包括故障冗余模式，即當凍干機中主制冷組件出現故障時，輔助制冷組件作為備份制冷系統，給板層、冷凝盤管同時制冷。

作為本發明方法的進一步改進：在預凍干模式、升華干燥模式中均可選擇開啟或者關閉輔助制冷組件。

與現有技術相比，本發明的優點在于：

1、本發明包括了兩種具有不同制冷媒介的主制冷組件與輔助制冷組件，利用兩種制冷媒介不同的沸點溫度，可以增大凍干箱與冷肼的壓力差，產生較大的冰的飽和蒸汽壓差，使得凍干產品在解析階段蒸發的水蒸氣在壓差推動力下在冷凝盤管表面結成冰，直至凍干機到達其對應的飽和蒸汽壓，達到解析極限，凍干完成，此凍干產品的內的水分將得到再一次降低，提高了凍干產品質量。