[发明专利]制冷装置和系统

权利要求书

1.一种用于在-100摄氏度与-273摄氏度之间的温度下制冷的低温制冷装置，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)中循环的工作流体进行热交换而从至少一个构件(125)中提取热量，该压缩机构(2，3)包括两个分开的压缩机(2，3)，该用于冷却该工作流体的机构(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布置在该两个压缩机(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，每个冷却热交换器(4，5)包括用于冷却流体的入口(24，25)和用于冷却流体的出口(34，35)，用于该两个冷却热交换器(4，5)中的一个冷却热交换器的冷却流体的该出口(34，35)连接至用于另一冷却热交换器(5)的冷却流体的入口(25，24)，使得穿过其中一个该冷却热交换器(5，4)的冷却流体流已经在该另一冷却热交换器(4，5)中循环，该两个压缩机(2，3)串联地布置在该工作回路中，其特征在于，冷却剂回路(26)首先将冷却流体供应至在该工作流体的循环方向上串联的该第一冷却热交换器(4)，并且接着在该工作流体的循环方向上串联的该第二冷却热交换器(5)被供以穿过该第一冷却热交换器(4)的冷却流体，或者该冷却剂回路(26)首先将冷却流体供应至在该工作流体的循环方向上串联的该第二冷却热交换器(5)，在该工作流体的循环方向上串联的该第一冷却热交换器(4)被供以穿过该第二冷却热交换器(5)的冷却流体，并且该冷却流体实现单一穿过所述冷却热交换器，这意味着，不存在该冷却流体在不同的温度下或在不同的热力学条件下同时穿过这些冷却热交换器。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，两种流体：即，待冷却工作流体和相对较冷的冷却流体相向或沿相反的循环方向穿过该每个冷却热交换器。

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，该两个冷却热交换器(4，5)各自具有沿相应的纵向方向延伸的长形形状，每个冷却热交换器(4，5)包括用于待冷却工作气体的入口和用于经冷却的工作气体的出口，该入口和出口分别布置在纵向两端处，该两个冷却热交换器(4，5)相对于彼此相反地布置，这意味着该两个冷却热交换器(4，5)的相应纵向方向平行或基本上平行，并且所述冷却热交换器(4，5)中的工作流体的循环方向彼此相反。

4.如权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，该两个冷却热交换器(4，5)相邻地设置，即以间隔开50至500mm、尤其100至300mm的距离的方式设置。

5.如权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，该两个冷却热交换器(4，5)结合在同一外壳(45)中，该外壳包括供该工作流体循环的两个分开的通路，所述两个通路分别与该冷却流体回路的同一循环通道的两个串联部分进行热交换。

6.一种用于制冷和/或液化用户用流体流、尤其天然气流的系统，包括如权利要求1至5中任一项所述的制冷装置(1)，该系统包括：至少一个用户用流体储箱(16)、以及用于使所述用户用流体流在该冷却交换器(8)中循环的管道(125)。

7.如权利要求1至6中任一项所述的系统，其特征在于，该压缩机构包括两个或更多个压缩机(2，3)和至少一个驱动马达(14，15)，该至少一个驱动马达用于使所述压缩机(2，3)旋转并且包括旋转驱动轴，这些压缩机(2，3)被相应的(多个)旋转轴驱动旋转，该用于使该工作流体膨胀的机构包括至少一个旋转涡轮机(7)，该至少一个旋转涡轮机与至少一个压缩机(2)的驱动马达(14，15)之一的轴一起旋转，并且该制冷装置(1)的制冷能力是可变的并且通过控制器调节所述驱动马达(14，15)的旋转速度来控制。