[发明专利]基于双系统的高效超低温冻融系统及冻融箱

说明书

本申请涉及一种基于双系统的高效超低温冻融系统及冻融箱，属于生物冷冻技术领域。包括单级压缩制冷装置、自复叠压缩制冷装置以及冻融装置；单级压缩制冷装置和所述自复叠压缩制冷装置分别与冻融装置连接，单级压缩制冷装置用于对冻融装置进行加热循环或一级制冷循环，自复叠压缩制冷装置用于对冻融装置进行二级制冷循环，一级制冷循环的制冷温度高于二级制冷循环的制冷温度。通过单级压缩制冷装置和自复叠压缩制冷装置达到不同的制冷温度，整个制冷过程中仅采用单台压缩机进行制冷，有效降低系统的功耗。

技术领域

本申请属于生物冷冻技术领域，具体涉及一种基于双系统的高效超低温冻融系统及冻融箱。

背景技术

超低温冻融机是生物工程、生物医药及其他制药、制剂行业用于液态物料快速低温冻固及融化的重要工艺设备。它可以使蛋白原液快速降温达到玻璃态区的稳定状态，有效避免蛋白质的化学降解和聚合变性，有效提高产品得率，进而保证了产品的安全、可靠性，是生物工程领域的重要工艺设备。

现有技术中，市场上采用的超低温冻融机的设计温度为-86℃左右。超低温冻融机的制冷过程，一般使用双级复叠制冷系统，系统上分为高温级部分和低温级部分，高温级部分的制冷剂蒸发使低温级部分的制冷剂冷凝，通过一个复叠板换实现，冷凝后的低温级部分的制冷剂进入电子膨胀阀节流降压，在制冷板换内进行蒸发从而对载冷剂进行降温，载冷剂流经冻融室对冻融室进行降温。融化过程，通过额外增加的加热丝对载冷剂进行加热，载冷剂流经样品加热样品。

采用双级复叠制冷系统的超低温冻融机对样品进行降温，制冷剂在制冷循环中的流动方向，难以变更，因此融化样品时必须借助加热丝加热，不仅部件繁多，且能量利用效率低。并且无论样品和载冷剂温度高低，复叠制冷的蒸发温度都保持在-86℃，因此针对只需-40℃左右保存的样本来说，换热温差极大，用能效率低。

发明内容

本申请提供了一种基于双系统的高效超低温冻融系统及冻融箱，用以解决现有技术中的制冷系统用能效率低、部件繁多的问题。

第一方面，提出一种基于双系统的高效超低温冻融系统包括单级压缩制冷装置、自复叠压缩制冷装置以及冻融装置；

单级压缩制冷装置和自复叠压缩制冷装置分别与冻融装置连接，单级压缩制冷装置用于对冻融装置进行加热循环或一级制冷循环，自复叠压缩制冷装置用于对冻融装置进行二级制冷循环，一级制冷循环的制冷温度高于二级制冷循环的制冷温度；

单级压缩制冷装置包括高温压缩机和四通换向阀，高温压缩机与四通换向阀连接，四通换向阀还依次与风冷换热器、第一节流部件以及制冷制热板换连接；通过四通换向阀调节单级压缩制冷装置为加热循环或一级制冷循环。

在上述可选的技术方案中，高温压缩机的排气口和进气口分别与四通换向阀的第一阀口和第三阀口连接，四通换向阀的第二阀口与风冷换热器连接，四通换向阀的第四阀口与制冷制热板换连接；

在单级压缩制冷装置处于加热循环状态时，四通换向阀的第一阀口与第四阀口连通、第三阀口与第二阀口连通；

在单级压缩制冷装置处于一级制冷循环状态时，四通换向阀的第一阀口与第二阀口连通、第三阀口与第四阀口连通。

在上述可选的技术方案中，自复叠压缩制冷装置包括低温压缩机、水冷板换、气液分离器、自复叠板换、第二节流部件、第三节流部件以及低温制冷板换，自复叠板换包括第一管路和第二管路；

低温压缩机的出口连接水冷板换的输入端，水冷板换的输出端连接气液分离器输入端；

气液分离器的气体输出端连接第一管路的输入端，第一管路的输出端连接第三节流部件的输入端，第三节流部件的输出端连接低温制冷板换的输入端，低温制冷板换的输出端与第二管路的输入端连接，第二管路的输出端与低温压缩机的入口连接；

气液分离器的液体输出端连接第二节流部件的输入端，第二节流部件的输出端连接第二管路的输入端。