致冷系统技术方案

致冷系统包括：第一与第二级两致冷剂回路．每一回路有一压缩机，一冷凝器和一蒸发器．每一致冷剂回路都填充有机致冷剂．第一级致冷剂回路的蒸发器分成数个串联起来的蒸发器区．第二级致冷剂回路的冷凝器分成若干冷凝器区，其数目与第一级的蒸发器区数目相等．这些冷凝器区相并联．第二级致冷剂回路的冷凝器区与第一级的蒸发器区配对组成热交换器．第二级的致冷剂为类型与沸点不同的致冷剂混合物．因此，第二级的蒸发器可冷却至深低温．（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及到带有压缩机的致冷系统，特别是可得到深低温的致冷系统。通常，在物化实验室一类地方，用来(譬如说)保持活体细胞的冷藏室的致冷系统可达到的温度低限为-80℃左右。在如此低温下，细胞能够保持处于冻结状态。但是经过一段时间后，在冰冻细胞里的冰晶核会重新结合而产生出较大的冰晶体致使细胞破裂。这种现象称之为冰的再结晶。众所周知，当环境温度低于冰的再结晶点-130℃时，不会发生冰的再结晶。这样，在低于-130℃以下的深低温中细胞几乎永久保持不变。因此，长久以来就期待着能提供可达到如此深低温的致冷系统。在这种类型的致冷系统中，特别是带有压缩机的此类系统中，由压缩机排放出来的热的气态致冷剂被引入冷凝器，在这里通过与空气或水进行热交换而液化，然后通过减压器以调节压力并由此导入蒸发器蒸发。蒸发时，致冷剂从周围环境吸收气化热而产生致冷效应。使用单一致冷剂并带有一个普通压缩机的致冷系统能达到的最低温度局限在-40℃左右。我们知道，还有一些致冷系统，它们含有两个独立的封闭的致冷剂回路，这两个回路相互级联(即一个回路的蒸发器与另一回路的冷凝器组合在一起进行热交换，以作为一个级联冷凝器来使用)。低沸点致冷剂被封入其中的一个回路以使该回路达到低温。然而，当使用普通压缩机时，能达到的温度被局限在-80℃左右。美国专利3，768，273号(公布于1973年10月3日)公开了一种致冷系统，它使用了具有不同沸点的各种致冷剂的混合物，而且在该系统中，具有较高沸点的致冷剂依次地蒸发并冷凝具有较低沸点的致冷剂。这样，具有最低沸点的致冷剂就在最后一级蒸发从而使用单一压缩机来得到低温。如果使用通用型的压缩机，由于压力和温度受限，这种系统最终可达到的温度还是局限于-80℃左右。为克服前述系统的缺点，1973年5月22日公布的美国专利3，733，845号公开了另一种系统，它含有两个级联在一起的、独立封闭的致冷剂回路，并且在其低温回路中使用了混合致冷剂以按上述同样的方式来达到深低温。在美国专利3，733，845号中公开的系统在使用一个普通压缩机(譬如约1.5马力)的情况下，可用来达到低于-130℃以下的温度。但是，为了得到低于-130℃的温度，级联冷凝器需实现充分的热交换，所以它的尺寸必须很大以确保有足够的热交换面积。另一方面，采用装填着混合致冷剂的低温致冷剂回路以利用蒸发较高沸点的致冷剂来逐级地冷凝较低沸点的冷凝剂，因此这种回路就必定使系统本身变大，再加上用了大尺寸级联冷凝器，整个系统就更大了。本专利技术提供一种致冷系统，它包括第一级和第二级两个致冷剂回路。每个回路都带有一个压缩机，一个冷凝器，一个蒸发器。用管道将压缩机的出口连结至冷凝器的入口，冷凝器的出口通过另一条管道连接到蒸发器的入口，蒸发器的出口再用一条管道连接至压缩机的入口。每一个致冷剂回路都装上有机致冷剂;第一级致冷剂回路的蒸发器分割成一组蒸发器区，相对于致冷剂流动来说它们是串联在一起的;第二级致冷剂回路的冷凝器被分割成与第一级致冷回路的蒸发器区相等数目的冷凝区，相对于致冷剂的流动冷凝器区之间是并联的;第二级致冷剂回路的冷凝区与第一级致冷剂回路的蒸发区配对组成数个热交换器，第二级致冷剂回路的致冷剂为不同类型、不同沸点的致冷剂组成的混合物，靠此，第二级致冷回路的蒸发器被冷却至深低温。如上所述，第一级致冷剂回路的蒸发器被分割为数个区，而第二级致冷剂回路的冷凝器被分为与蒸发器区数相同数目的区。分离开的蒸发器区互相串联起来，而分开来的冷凝器区并联在一起。蒸发器区与冷凝器区配对组成热交换器，即级联冷凝器。这样就可得到热交换效率不降低而又紧凑的级联冷凝器，使得系统较易安装并使各个系统变小。根据本专利技术，第一级回路的蒸发器区及第二级回路的冷凝器区组合成二到四个热交换器即级联冷凝器为好，最好是两个。为了缩小致冷系统的整体尺寸，级联冷凝器彼此分开以便能容纳于(譬如说)一个热绝缘体的厚度之中。自然，被分开的级联冷凝器的尺寸和其中致冷剂的流量应该是一样的，以便很容易地保持它们之间的平衡。本专利技术提出的系统最好具有以下结构。从第二级致冷剂回路的蒸发器出口到其压缩机入口的连线上有数个串联起来的中间热交换器。从第二级致冷回路的冷凝器出口到其蒸发器入口的连线上有数个减压器及比减压器数目稍少的气-液分离器，此连线由许多线区组成第一线区将流经第二级致冷剂回路冷凝器的致冷剂引入气-液分离器中的一个并使致冷剂的冷凝部份通过某个减压器进入某个中间热交换器;数个线区用来将致冷剂中未冷凝的部份从所说的气-液分离器带去与一个中间热交换器接触、随后将致冷剂的还未冷凝部份引入另一气-液分离器并将得到的致冷剂部份引入另一中间热交换器;最后一级的一个线区用来将具有最低沸点并通过了其它线区的致冷剂部份通过最后一级的减压器引入第二级致冷回路的蒸发器。再者，根据本专利技术，最好使流入与流出最后一级减压器的致冷剂之间的温度差小于第二级致冷剂回路的冷凝器与蒸发器之间的温度差除以减压器数目所得之商，但要大于10℃。这样可以消除蒸发器的温度变化和冷却不足问题，而使致冷系统呈现稳定的冷却性能并使系统具有较高的可靠性和延长其寿命。图1到9示出了本专利技术的实施致冷系统。图1为致冷系统的致冷回路示意图;图2为同一系统的控制电路示意图;图3为致冷系统运行时间关系图;图4为装有致冷系统的冷藏箱透视图;图5为冷藏箱主体剖面侧视图;图6为专门表示致冷系统致冷回路构造的示意图;图7为中间热交换器透视图;图8为冷藏箱后部透视图;图9为接通电源后贮存室内部温度随时间变化图;图10为当回路中致冷剂填装量过多或过少时在接近低温致冷回路所能达到的温度下贮存室的温度变化图;图11和图12示出了用于本专利技术的自动温度记录器;图11为组成自动温度记录器的布尔登管透视图;而图12为其中封装有2-甲基戊烷的布尔登管内压力与温度传感器部份的温度之间的关系图。优先实施例说明下面参考附图来说明本专利技术的实施例。图1示出了致冷系统R的致冷剂回路1。致冷剂回路包括有用作第一级致冷剂回路的高温致冷剂回路2以及作为第二级致冷剂回路的低温致冷剂回路3。回路2和3相互独立。4指的是包括于高温致冷剂回路之中的电动压缩机，它是由单相或三相交流电源驱动的。压缩机4上有出口管4D连接至辅助冷凝器5，后者再连接至管道6以加热后面将详述的冷藏箱75的贮存室开口边缘，以防止开口边缘处湿气冷凝。管道6连接到压缩机4的油冷却器7再通到冷凝器8。9指的是用来冷却冷凝器8的风扇。致冷剂管道由冷凝器8延伸至干燥器12，然后通向减压器13并再到第一级蒸发器14A及第二级蒸发器14B，它们构成了蒸发装置的部件，致冷剂管道从这里连接到集液器15并经过用于包括在低温致冷回路3里的压缩机10的油冷却器11再到压缩机4的入口管4S。第一级和第二级蒸发器14A及14B串联在一起组成高温致冷回路2的蒸发装置。高温致冷剂回路2中装填致冷剂R-502(48.8%(重量比)的R-12(CCl2F2，二氯二氟甲烷)和51.2%(重量比)的R-115(C2ClF5，氯五氟乙烷)的混合物)及R-12，这些致冷剂的沸点是不同的。作为例子，致冷剂的比例可为88.0%(重量比)的R-502及12.0%(重量比)的R-12。被压缩机4排出、处于热的气态的混合致冷剂在辅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一个致冷系统，包括有：第一级和第二级两个致冷剂回路，每个回路里有一个压缩机，一个冷凝器和一个蒸发器，压缩机的出口用管线接至冷凝器的入口，冷凝器的出口用另一管线接至蒸发器的入口，蒸发器的出口再用一条管线接至压缩机的入口，每个致冷剂回路里装 填上有机致冷剂；第一级致冷剂回路的蒸发器，被分成数个相对致冷剂流来说是串联在一起的蒸发器区；第二级致冷剂回路的冷凝器，它被分成与第一级回路的蒸发器区数目相等的冷凝器区，冷凝器区之间相对致冷剂流来说是并联在一起的；第二级致冷剂回路的冷 凝区与第一级致冷剂回路的蒸发器区配对组成热交换器，第二级致冷剂回路的致冷剂为类型不同，沸点各异的致冷剂混合物，因此，第二级致冷剂回路的蒸发器被冷却到深低温。

【技术特征摘要】
JP 1985-9-25 211872/85;JP 1986-4-21 91598/861.一个致冷系统，包括有第一级和第二级两个致冷剂回路，每个回路里有一个压缩机，一个冷凝器和一个蒸发器，压缩机的出口用管线接至冷凝器的入口，冷凝器的出口用另一管线接至蒸发器的入口，蒸发器的出口再用一条管线接至压缩机的入口，每个致冷剂回路里装填上有机致冷剂；第一级致冷剂回路的蒸发器，被分成数个相对致冷剂流来说是串联在一起的蒸发器区；第二级致冷剂回路的冷凝器，它被分成与第一级回路的蒸发器区数目相等的冷凝器区，冷凝器区之间相对致冷剂流来说是并联在一起的；第二级致冷剂回路的冷凝区与第一级致冷剂回路的蒸发器区配对组成热交换器，第二级致冷剂回路的致冷剂为类型不同，沸点各异的致冷剂混合物，因此，第二级致冷剂回路的蒸发器被冷却到深低温。2.根据权利要求1所述的致冷系统，其中第一级致冷剂回路的蒸发器区与二级致冷剂回路的冷凝器区组成两到四个功率近似相等的热交换器。3.根据权利要求2所述的致冷系统，其中第一级致冷剂回路的蒸发器区与第二级致冷剂回路的冷凝器区组合成两个功率近似相等的热交换器。4.根据权利要求1所述的致冷系统，其中第一级致冷剂回路中填充的致冷剂为含有CCl2F2的有机致冷剂，而第二级致冷剂回路中的填充物包括至少两种含有CH4、且沸点不同的有机致冷剂。5.根据权利要求4所述的致冷系统，其中填充于第一级致冷剂回路的致冷剂为CHClF2和CCl2F2的致冷剂混合物，而填充于第二级致冷剂回路的致冷剂为CH4，CF4，CBrF3和CHCl2F的致冷剂混合物。6.根据权利要求4所述的致冷系统，其中填充于第一级致冷剂回路...

【专利技术属性】
技术研发人员：竹政一夫，吉田福治，岩佐贤治，
申请(专利权)人：三洋电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]