[实用新型]超低温冷冻装置

说明书

本实用新型属于一种冷冻设备，特别是一种单机单段多元超低温冷冻设备。

在一般物理试验或医学研究等试验室中，经常需要提供一超低温度以符合试验所要求的各种条件，对这种试验室而言，冷冻设备是一种不可缺少的重要设备，而现行符合此类试验室条件要求的冷冻设备，无非是采用二元冷冻系统，所谓二元冷冻系统，如图4所示，其作用原理为：压缩机12将高压高温气态的冷冻剂R12（CC1 F）［或R134a（CH FCF），因R12会破坏臭氧层故于1995年后禁用］经管路送入冷凝器3，使其藉冷却而从气态转化成液态，再经干燥过滤器4进入热交换器70，而同时另一压缩机11则将经蒸发室8送出的高温气态的冷冻剂R13压缩成高压高温气态冷冻剂进入热交换器70，在换交换器70中，冷冻剂R13藉液态冷冻剂R12从液态转化成气态的吸热作用，而将其温度降低，并由气态转化成液态，再经干燥过滤器4进入蒸发室8以获得所需的超低温。如上所述的系统，虽利用两压缩机的配合可达到所需的低温，但这种常用二元冷冻系统必须配备两台压缩机，非但使用成本高且费电，而且其冷冻速度慢且最低温度仅可达－85℃。

鉴于已有二元冷冻系统存在上述缺点，本实用新型提出一种新型冷冻设备。

本实用新型的目的是提供一种单机单段多元超低温冷冻装置，利用混合冷冻剂物理性质的差异，配合两组或更多组冷煤分析器与阶次热交换器，使冷冻剂在单一压缩机的设备状况下，具有更好的使用效率以提供所需的极低温度。

本实用新型单机单段多元超低温冷冻装置，主要是在冷冻系统的冷凝器后接冷煤分析器及阶次热交换器，利用冷煤分析器将多元混合的冷冻剂分离开，而在阶次热交换器中以其中之一的冷冻剂的气化吸热降低另一冷冻剂的温度，其后再次重复上述循环，使另一冷冻剂的温度降至更低，进而获得所需的超低温，最低温度可达－100℃，且由于采用单一压缩机，而有效地降低了成本。

为使进一步了解本实用新型的结构、特征及各项目的、技术手段、功效等，下面通过一具体实施例并参照附图进行详细说明。

图1是本实用新型超低温冷冻装置的构成图。

图2是本实用新型的冷煤分析器示意图。

图3是本实用新型的阶次热交换器示意图。

图4是常用二元冷冻系统的构成图。

本实用新型单机单段多元超低温冷冻装置，主要是由压缩机1、安全膨胀箱5、蒸发室8及两组冷煤分析器61、62与阶次热交换器71、72组成。

参见图1、2和3，其中图1所示即为本实用新型超低温冷冻装置的构成图，压缩机1将高压高温气态的混合冷冻剂经管路911压送入油分离器2，将混合冷冻剂与机油分离，再经管路921送入冷凝器3，使其冷却降温后，再通过干燥过滤器4去除水分及杂质，经管路941而由混合冷冻剂入口601进入冷煤分析器61，并与安全膨胀箱5相连以保持系统内压力不超出限制范围；进入冷煤分析器61的混合冷冻剂因物理性质上的差异，其中R12经冷却降温后已转换成液态，并由冷煤分析器61底部的液态冷冻剂出口603流出，经管路962由液态冷冻剂入口703进入阶次热交换器71的吸热室701；而其他仍呈气态的混合冷冻剂则由冷煤分析器61顶部气态冷冻剂出口602排出，经管路961而由气态冷冻剂入口705进入阶次热交换器71的降温室702，利用液态冷冻剂R12从液态转化成气化的吸热作用而将其再次冷却降温，此再次冷却降温的混合冷冻剂，再由阶次热交换器71底部的液态冷冻剂出口706流出，经管路972进入第二个冷煤分析器62，而进入冷煤分析器62的混合冷冻剂因物理性质上的差异，其中R503［R13＋R23（C1F＋CHF）］经冷却降温后已转换成液态，并由冷煤分析器62底部液态冷却剂出口603排出，经管路964由液态冷冻剂入口703进入第二个阶次热交换器72的吸热室701，而仍呈气态的冷冻剂R14（CF）则由冷煤分析器62顶部气态冷冻出口602排出，经管路963而由气态冷冻剂入口705进入阶次热交换器72的降温室702，藉液态冷冻剂R503从液态转化成气态的吸热作用而将其再次冷却降温，此时冷冻剂R14凝结成液体经管路974进入蒸发室9，以获得所需的超低温（约可达－100℃）。