[发明专利]一种冻干机制冷系统及该制冷系统的控制方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及到冻干设备领域，特指适用于冻干箱的制冷系统及该制冷系统的控制方法。

背景技术

真空冷冻干燥机（以下简称冻干机）是制药行业和食品行业进行药品和食品冷冻干燥的最好设备，所谓冷冻干燥，就是先将需冷冻干燥的物品（制品）在低温下预冻，然后通过真空升华和解析吸附的方法，使制品的水分减少到在长时间内无法维持生物学反应和化学反应的水平，真空升华干燥阶段，物料中已冻结的游离水在低于其共结点所对应的饱和蒸汽压条件下，以升华的方式全部逸出，进入到冷凝表面结成冰，升华结束后，一般可除去85%以上的水分，而解析干燥阶段，则在升华干燥完成后，将剩余的那部分少量的吸附水（吸附在物料细胞壁和极性分子上、未冻结的水，一般占总含水量的10％左右）以蒸发的方式去除。

目前，冻干机一般设置一台制冷系统，较常用的为氟利昂制冷系统、液氮制冷系统。Freon制冷系统较液氮制冷系统价格便宜，但是产生的极限低温较高，使得冻干机在解析阶段时产生冰的饱和蒸汽压差较小，使得冻干产品内仍剩有一部分吸附水，影响冻干产品质量。而采用较氟利昂蒸发温度较低的制冷剂，比如液氮，其价格较为昂贵（费用包括液氮购买、液氮运输、液氮在大气压下气化损耗等），大约是压缩式制冷的三倍左右，用户一般无法承受。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单紧凑、操作简便、能够提高制冷效果、冻干工作效率的冻干箱制冷系统及该制冷系统的控制方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种冻干机制冷系统，包括一组以上的主制冷组件和一组以上的辅助制冷组件，所述主制冷组件与辅助制冷组件呈并联状以形成对冻干机上冷肼和板层的独立制冷循环回路；所述主制冷组件与辅助制冷组件中采用不同制冷媒介。

作为本发明系统的进一步改进：所述主制冷组件为在正常工况下的预冻干阶段和升华干燥对冻干机进行制冷的制冷组件；所述辅助制冷组件为在正常工况下的解析干燥阶段和在故障工况下对冻干机进行制冷的制冷组件。

作为本发明系统的进一步改进：在相同大气压下，所述辅助制冷组件中制冷媒介的沸点温度低于主制冷组件中制冷媒介的沸点温度。

作为本发明系统的进一步改进：所述主制冷组件采用氟利昂作为制冷媒介，辅助制冷组件采用液氮作为制冷媒介。

作为本发明系统的进一步改进：每组所述朱制冷组件包括冷肼主制冷循环回路和板层主制冷循环回路，冷肼主制冷循环回路用于对冻干机上冷肼的冷凝盘管进行制冷，板层主制冷循环回路用于对冻干机的板层进行制冷；每组所述辅助制冷组件包括冷肼辅助制冷循环回路和板层辅助制冷循环回路，冷肼辅助制冷循环回路用于对冻干机上冷肼的冷凝盘管进行制冷，板层辅助制冷循环回路用于对冻干机的板层进行制冷。

作为本发明系统的进一步改进：每个制冷循环回路均包括通过管路相连的控制阀、板式换热器及载冷剂循环泵。

作为本发明系统的进一步改进：在所述辅助制冷组件的制冷循环回路上设置关联控制阀，用于在主制冷组件处于开启工作状态时主制冷组件的制冷媒介避开辅助制冷组件中的板式换热器。

本发明进一步提供一种基于上述制冷系统的控制方法，为：

（1）预冻干模式；当冻干机为预冻干阶段，主制冷组件开启工作，对冻干箱内的板层和冷肼内的冷凝盘管同时降温；

（2）升华干燥模式；当冻干机在升华干燥阶段，主制冷组件对冷凝盘管进行制冷，冻干机中的冻干箱将在加热器的作用下对板层进行加温升华；

（3）解析干燥模式；当冻干机进入解析干燥阶段，辅助制冷组件对冻干箱内的板层和冷肼内的冷凝盘管进行制冷。

作为本发明方法的进一步改进：还包括故障冗余模式，即当冻干机中主制冷组件出现故障时，辅助制冷组件作为备份制冷系统，给板层、冷凝盘管同时制冷。

作为本发明方法的进一步改进：在预冻干模式、升华干燥模式中均可选择开启或者关闭辅助制冷组件。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明包括了两种具有不同制冷媒介的主制冷组件与辅助制冷组件，利用两种制冷媒介不同的沸点温度，可以增大冻干箱与冷肼的压力差，产生较大的冰的饱和蒸汽压差，使得冻干产品在解析阶段蒸发的水蒸气在压差推动力下在冷凝盘管表面结成冰，直至冻干机到达其对应的饱和蒸汽压，达到解析极限，冻干完成，此冻干产品的内的水分将得到再一次降低，提高了冻干产品质量。