超低温冷冻系统 【技术领域】
本发明涉及一种超低温冷冻系统，特别是涉及一种利用二元冷冻循环，能够降低注入到低温循环部分的冷疑机内的冷凝剂的温度，利用二元冷冻循环的超低温冷冻系统。
背景技术
对于保管一般食品地冰箱，一般具备冷藏室及冷冻室。像这样，一般的冷冻室及冷藏室的温度，降到冷冻保管食品所需的温度。
但是，像医院或研究所等地方，因为需要在超低温状态下保管某些东西，所以提出了需要冷却室内温度能维持-60--70℃或者超低温状态的冷冻柜的必要性。
根据这种需求，提出了由高温循环部分及低温循环部分组成，而且利用二元冷冻循环的超低温冷冻系统的方案，图1为说明此原理的简略图。
如图1所示，二元冷冻循环由高温循环部分10和低温循环部分20组成。高温循环部分10包括如下几个部分：压缩气体状的冷凝剂的压缩机12；放出上述压缩机压缩冷凝剂的过程中所产生的热量来冷凝的冷凝机14；降低上述冷凝机冷凝的液状冷凝剂温度的膨胀阀门16；还有根据已低温低压的冷凝剂在内部蒸发，生成冷气的蒸发器18。另外，这种高温循环部分10带有与一般冷冻循环几乎相似的冷凝剂的温度特性。上述蒸发器18维持低温状态，但是相对比后述的低温循环部分20的蒸发器28的温度高。
另外，低温循环部分20包括如下几个部分：压缩气体状的冷凝剂的压缩机22；冷凝已压缩的冷凝剂的冷凝机24；降低已冷凝的冷凝剂温度的膨胀阀门26；另外还有为了利用低温低压的冷凝剂，完成热交换的蒸发器28。在这里，低温循环部分10的蒸发器28，为了形成冷冻空间所需的超低温(例如：-60～-70℃或超低温)状态，要保持比冷冻空间所需的温度更低的低温状态。
在上述低温循环部分20能够维持上述超低温状态是因为高温循环部分10的蒸发器18和低温循环部分20的冷凝机24在层叠冷凝器的中间热交换器30内部充分进行热交换；生成低温状态的液状冷凝剂。当然，低温循环部分20的冷凝剂的种类理所当然也要选择能够充分形成低温的带有气化特性的冷凝剂。
对于上述利用二元循环的超低温冷冻系统，最重要的是低温循环部分的蒸发器能够降低温度的最低限度，因为实质上能够使冷却室内的温度下降到超低温，取决于低温循环蒸发器的温度。
为了达到上述低温循环的蒸发器的超低温化，上述中间热交换器的内部的热交换要充分，而且注入到上述中间热交换器30低温循环冷凝机内部的冷凝剂的温度，尽可能的降低是有利的。
另外，对于如上所述的二元循环超低温冷冻系统，因利用了二元冷冻循环，所以应尽可能减小超低温冷冻系统的体积，而且尽可能减少组成配件的数量。
【发明内容】
本发明的主要目的在于，提供根据降低注入到低温循环冷凝机的冷凝剂温度来更有效的进行超低温冷冻的超低温冷冻系统；
本发明的另外一个目的是提供组成配件的最少化及能够减小整体体积的超低温冷冻系统。
本发明的目的及解决其主要技术问题是采用以下的技术方案来实现的：依据本发明提出的一种超低温冷冻系统，包括高温循环部分和低温循环部分，所述的高温循环部分包括压缩冷凝剂的压缩机、冷凝已压缩的冷凝剂的冷凝机、降低已冷凝的冷凝剂温度的毛细管、通过供应在毛细管内的冷凝剂，完成热交换的蒸发器；所述的低温循环部分包括压缩冷凝剂的压缩机、根据送风已压缩的冷凝剂完成首次热交换的预备冷却机、冷凝已预备冷却的冷凝剂的冷凝机、降低已冷凝的冷凝剂温度的毛细管、为了维持冷却室的超低温状态，利用毛细管内的冷凝剂来完成热交换的蒸发器；所述的蒸发器和冷凝机在与外部传热的中间热交换器内部，相互热交换。
前述的超低温冷冻系统，其中所述的高温循环部分(100)的冷凝机(120)和所述的低温循环部分(200)的预备冷却机(220)设置在同一个框架内，合并为一整体。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，根据本发明的利用二元冷冻循环的超低温冷冻装置，根据设置预备冷却机，充分降低注入到低温循环部分的冷凝机内的冷凝剂的温度。根据上述预备冷却机，实质上尽可能提高低温循环的效率。另外，在本发明中，可以看出预备冷却机和高温循环的冷凝机合二为一，在这种合二为一的结构中，可以利用一个送风风扇，同时冷却两者，而且可以最小化化整个冷冻系统的体积。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
【附图说明】
图1为现有的2冷冻系统的简略图。
图2为本发明的2冷冻系统的简略图。
图3为本发明的预备冷却机和冷凝机的一体化示意图。
10、高温循环部分 12、压缩机
14、冷凝机 16、膨胀阀门
18、蒸发器 20、低温循环部分
22、压缩机 24、冷凝机
26、膨胀阀门 28、蒸发器
30、热交换器 F、 框架
222、冷凝剂管 224、冷却翅片
100、高温循环部分 110、压缩机
120、冷凝机 130、毛细管
140、蒸发器 200、低温循环部分
210、压缩机 220、预备冷却机
230、油料分离器 240、冷凝机
250、毛细管 260、蒸发器
FR、冷却室 300、中间热交换器
【具体实施方式】
以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的超低温冷冻系统其具体结构、特征及其功效，详细说明如后。
如图2所示，根据本发明的超低温冷冻循环由高温循环部分100和低温循环部分200组成。
高温循环部分100包括如下几个部分：为压缩从蒸发器流出的气体化的冷凝剂或通过气液分离器形成气体状冷凝剂的压缩机110；根据冷凝已被压缩的高温冷凝剂来形成液状冷凝剂的冷凝机120；另外，为了降低上述冷凝机的高压液状冷凝剂温度的毛细管130；根据蒸发经过上述毛细管已被低温低压的冷凝剂，来完成热交换的蒸发器140。
另外，上述蒸发器140和压缩机110之间，安装有为了分离有可能包含虽从蒸发器140流出，但还未来得及气化的液状冷凝剂的气液分离器142。加上，为了解除从冷凝机120流出的冷凝剂中有可能包含着的湿气，在冷凝机120和毛细管130之间，可以安装干燥机122。
根据本发明的低温循环部分包括：为了压缩从蒸发器260流出形成的气体冷凝剂的压缩机210；为了一次性冷却从上述压缩机210流出形成的高温状态的冷凝剂的预备冷却机220(Pre-cooler)，另外，被预备冷却机220一次性冷却了的冷凝剂，根据热交换冷凝成液体的冷凝机240；为了使从上述冷凝机240流出的冷凝剂变成低温低压的冷凝剂的毛细管250；另外，利用根据从上述毛细管250流出变成低温低压的冷凝剂，完成与外部的热交换的蒸发器260。
从上述蒸发器260流出的冷凝剂，与冰箱内的冷却室完成热交换，能够维持到冷却室(FR)的超低温状态，例如，上述蒸发器260的表面温度，维持在-75～-82℃左右，那么根据这样的蒸发器260，冷却室(FR)的温度，能够维持在-60～-70℃或更低的温度。
另外，被上述蒸发器260变成气体状的冷凝剂，根据压缩机210压缩成高压状态。上述压缩机210，根据压缩冷凝剂的过程中产生高热。从上述压缩机210流出的冷凝剂的温度，大约处在80℃左右的高温状态。
从上述压缩机210流出的高温状态的压缩冷凝剂，注入到预备冷却机220。上述预备冷却机220提前冷却高温状态的冷凝剂是为了把进入冷凝机240内的冷凝剂低温化(例如降至常温)。对于本发明的预备冷却机220的形状及冷却结构将在后叙的内容中进详细地说明。
另外，经过上述预备冷却机220一次性被冷却的冷凝剂，注入到冷凝机240。然后，根据需要，上述预备冷却机220与冷凝机240之间可设有油料分离器(oilseperator)230。设上述油料分离器230是为了分离可能混杂在冷凝剂内的压缩机的油，而且是众所周知的。
在上述冷凝机240内，根据热交换，已液体化的冷凝剂，在毛细管250内被低压化。另外，上述冷凝机240和毛细管250之间设有为了解除有可能混杂在冷凝机内水份的干燥机242。从上述毛细管250流出，已被低压化的液状冷凝剂，流入到蒸发器260内，通过与冷却室(FR)内的空气热交换被气体化，致使冷却室(FR)能够维持充分的低温状态。
另外，高温循环部分100的蒸发器140的表面温度维持在大约-33℃左右，经过上述预备冷却机220，注入到低温循环部分200冷凝机240内的冷凝剂，维持着常温状态。
在这种低温循环部分200的冷凝机240内，为了充分冷却冷凝剂，上述蒸发器140和冷凝机240同设在热交换器300内部。
上述中间热交换器300，像对于外部能够进行充分传热的传热箱，内设有高温循环部分的蒸发器140和低温循环部分200的冷凝机240。接着，低温循环部分200的冷凝机240被上述蒸发器140充分冷却，变成液体冷凝剂。
像这样的中间热交换器300，根据有效地冷却低温循环部分200冷凝机240内部的冷凝剂，能够维持冷却室FR的超低温状态，(例如，-60～-70℃)。另外，上述中间热交换器300内部设有的蒸发器140和冷凝机240，必须具备在两者之间能够充分热交换，而且对外部没有任何热损失的传热技能。
根据本发明，预备冷却机220设在上述压缩机210的后端是为了一次性冷却注入到冷凝机240的冷凝剂。观察冷凝剂的温度，就会发现，经过压缩机210的冷凝剂大约是80℃左右的高温状态。但是通过上述预备冷却机230，冷凝剂的温度下降至常温。
根据本发明的预备冷却机230，可设成与现有的冷凝机同样的形状。或者如图3所示，也可设成把冷凝剂管222向下多次弯曲，而且冷凝剂的外侧结合多数个冷却翅片224的形状。另外，为了冷却上述预备冷却机230，上述预备冷却机230的一侧，应设送风风扇(未图示)。
另外，根据本发明，如图3所示，高温循环部分100的冷凝机120和低温循环部分200的预备冷却机220合二为一。即一个框架(F)的内部位于上部设有上述冷凝机120，位于下部设有预备冷却机220。另外，上述冷凝机120也向下多次弯曲，其外侧设有冷却翅片与现有的蒸发器的形状大致略同。
像这样，因冷凝机120和预备冷却机220合二为一，尽可能把整个冷冻系统的体积最小化的同时，可组成一个为了冷却上述冷凝机120及预备冷却机220的送风风扇(未图示)
即，如果上述冷凝机120和预备冷却机220各自单独设置，那么需要二个送风风扇来各自冷却。但是，根据上述冷凝机120与预备冷却机220合二为一，可以利用一个送风风扇来同时冷却两者。
如上所示，根据本发明通过预备冷却机220，可以降低注入到冷凝机240内的冷凝剂的温度。加上，根据上述预备冷却机220和冷凝机120合二为一，可以利用一个送风风扇同时冷却两者。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或修饰为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。