[发明专利]制冷装置和设施

权利要求书

1.一种低温制冷装置，即用于在-100摄氏度与-273摄氏度之间的温度下制冷，该装置被设置在框架(100)中并且包括工作回路(10)，该工作回路形成环路并且装有工作流体，该工作回路(10)形成循环，该循环串联地包括：用于压缩该工作流体的机构(2，3)、用于冷却该工作流体的机构(4，5，6)、用于使该工作流体膨胀的机构(7)、以及用于加热该工作流体的机构(6，8)；该装置(1)包括制冷热交换器(8)，该制冷热交换器旨在通过与在该工作回路(10)中循环的该工作流体进行热交换而在至少一个构件(125)处提取热量；用于冷却该工作流体的该机构和用于加热该工作流体的该机构包括共用热交换器(6)，该工作流体根据其要被冷却还是加热而在该工作回路(10)的两个单独通路部分中逆流穿过该共用热交换器；该压缩机构包括至少两个压缩机(2，3)和用于这些压缩机(2，3)的至少一个驱动马达(14，15)；用于使该工作流体膨胀的该机构包括至少一个旋转涡轮机(7)；该装置包括至少一个驱动马达(14，15)，该至少一个驱动马达包括驱动轴，该驱动轴的一个端部驱动至少一个压缩机(2)并且该驱动轴的另一端部联接至涡轮机(7)；所述马达(14)在至少一个固定点(104)处固定至该框架(100)；该共用热交换器(6)在至少一个固定点(106)处固定至该框架(100)；该共用热交换器(6)的两个逆流通路部分沿该框架(100)的纵向方向(A)定向；所述驱动马达(14，15)的驱动轴沿与该纵向方向(A)平行或基本上平行的方向定向，并且在于，该涡轮机(7)和该压缩机(2)相对于彼此纵向地布置，使得该涡轮机(7)在该装置操作时纵向地位于与该共用热交换器(6)的相对较冷的端部相对应的一侧上，并且该压缩机(2)在该装置操作时纵向地位于与该共用热交换器(6)的相对较热的端部相对应的一侧上，其特征在于，当该装置操作时，该共用热交换器(6)与该框架(100)的固定点的连接位于该热交换器(6)的位于其相对较热的端部与相对较冷的端部之间的纵向位置处，并且尤其位于该热交换器(6)的使该热交换器(6)的有可能收缩的冷端部与该热交换器(6)的有可能膨胀的热端部分开的部分中。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，当该装置操作时，该共用热交换器(6)的温度在冷端部与热端部之间纵向变化，具体地温度为100K左右的该冷端部接收来自该膨胀机构(7)的相对较冷的工作流体以便加热该相对较冷的工作流体，并且在经冷却的工作流体进入该膨胀机构(7)之前排出该经冷却的工作流体，具体地温度为300K左右的该热端部接收来自该压缩机构的热工作流体，并且在经加热的工作流体进入该压缩机构之前排出该经加热的工作流体，在于该共用热交换器(6)与该框架(100)的固定点(106)的连接位于该热交换器(6)的在其冷端部与热端部之间的中间纵向位置处，尤其位于操作温度为200K至270K、具体地250K的区域中。

3.如权利要求1和2之一所述的装置，其特征在于，用于将该马达(14)和该共用热交换器(6)分别固定至该框架(100)的这些固定点(104，106)在该纵向方向(A)上间隔开小于100cm、具体地小于50cm的距离，并且优选地在该框架的纵向方向(A)上位于同一水平上。

4.如权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，用于冷却该工作流体的该机构(4，5，6)包括两个冷却热交换器(4，5)，这两个冷却热交换器分别设置在这两个压缩机(2，3)的出口处并且确保该工作流体与冷却流体之间的热交换，该框架(100)包括旨在固定至支撑物体的下基座(101)，这两个冷却热交换器(4，5)位于该框架(100)中、在横向于该纵向轴线(A)的方向上紧邻该共用热交换器(6)，这意味着这些冷却热交换器(4，5)不位于该共用热交换器(6)与该框架(100)的下基座(101)之间。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，这两个冷却热交换器(4，5)各自具有沿与该纵向轴线(A)平行的相应的纵向方向延伸的长形形状。

6.如权利要求4或5所述的装置，其特征在于，这两个冷却热交换器(4，5)被设置成一个冷却热交换器在另一冷却热交换器上方。