混合式多級低溫制冷機組的製作方法
2023-09-15 20:56:45 1
專利名稱:混合式多級低溫制冷機組的製作方法
本實用新型屬於應用壓縮冷凍和珀耳貼效應的多級冷凍機組。
多級低溫制冷機組通常是全壓縮式製冷或全半導體製冷。壓縮式制冷機組由壓縮機、冷凝器、蒸發器、節流閥組成，體積龐大，而多級的壓縮式制冷機組不僅結構複雜而且控制性能差，特別是欲得到低於－70℃的低溫時，需用復疊式制冷機組及二種製冷劑，致使結構更為複雜、笨重，不適合做測試儀表的冷源。全半導體製冷裝置，三級可達到－70℃，但必須用水冷卻，拖一根水管十分不便，在水源緊缺及天氣寒冷地區就更增加了困難；大功率的三級半導體製冷裝置熱應力大，可靠性差而且為了得到紋波係數小、功率大的直流電源通常用三相橋式全波整流，導致電源體積大而笨重。
本實用新型的目的是設計一個半導體及壓縮式混合的製冷系統，選擇各級製冷的最佳匹配，以提供一個不用水，採用單相電源，降溫迅速，可靠性能好的低溫冷源。
該混合式多級低溫制冷機組的第一級製冷是由壓縮機，風扇，冷凝器，毛細管節流，蒸發器組成的壓縮冷凍機組，第二級製冷是由蒸發器，半導體製冷塊組成的半導體製冷器，以下各級是由製冷量遞減的半導體製冷塊組成。第二級半導體製冷塊的熱端是由經過一級壓縮機壓縮、冷凝後的工作介質在蒸發器內的蒸發冷卻的。工作介質可用氟裡昂12，氟裡昂22，502或其他製冷劑。
混合式多級低溫制冷機組的半導體製冷器可採用開關電源供給直流電，該電源體積小，紋波係數小，效率高。
混合式制冷機組發揮了壓縮式及半導體製冷的優越性，使之處於最佳工作狀態。首先，割去了半導體製冷所必需拖的水管，大大方便了操作；一級製冷採用了壓縮冷凍式，使機組製冷量增大，製冷速度加快而且大大降低了成本；混合機組可以獲得一般較難獲得的－70℃～80℃，甚至更低溫度的低溫冷源，而且由於半導體製冷塊熱應力小提高了制冷機組的可靠性；採用開關電源不僅減少了電源的體積，而且用單相電源取代了三相電源，同時又減小了紋波係數，提高了電源性能。混合機組耗電省，一般可節省能耗約50％，是國內外鮮見的穩定的低溫冷凍系統。
該混合式制冷機組按裝在需在低溫條件下進行科學實驗的實驗臺及低溫下進行測試的儀器儀表中，例如石油凝固點、冷濾點、傾點的測定，橡膠脆性試驗，建築材料的性能試驗及低溫溫度計的標定等，提供控制性能良好的低溫冷源。
附圖描述了本實用新型的一個實施例。
圖1為混合式多級低溫制冷機組的結構圖。
圖2為混合式多級低溫制冷機組的系統圖。
這是混合機組做為冷源用於石油凝固點測定的一個實施例。
壓縮機(1)，風扇(2)，冷凝器(3)，毛細管節流(4)，蒸發器(5)，風扇電機(9)，過濾乾燥器(10)組成了第一級製冷，蒸發器(5)，半導體製冷塊(6)組成了第二級製冷，半導體製冷塊(7)組成了第三級製冷。四組第二第三級半導體製冷塊成正方形組成冷井(11)。第一級壓縮冷凍式制冷機組功率為200W，第二級半導體製冷塊(6)是由18對6×6×5mm的半導體製冷元件組焊成50×50×10.5mm的陶瓷器件，第三級半導體冷塊(7)是由二組5對5×5×6mm的元件，並聯組焊的陶瓷器件，第二級與第三級用93℃焊錫組焊。用紫銅製成的65×65×12mm方形的蒸發器(5)，與第二級半導體製冷塊(6)組焊。製冷劑氟裡昂蒸汽經壓縮機(1)壓縮進入冷凝器(3)冷凝，冷凝液經毛細管節流(4)進入蒸發器(5)蒸發。四個蒸發器是二並二串連接。進入蒸發器(5)的液體氟裡昂，通過蒸發吸收第二級半導體製冷塊(6)熱端的熱量使之降溫，氣態氟裡昂再回到壓縮機(1)，如此進行封閉循環，如圖2。第二、第三級半導體製冷器由開關電源(8)供給25A電流，電壓降為5.6V左右。四組半導體製冷器組成的二級半導體溫差電熱泵繼續將溫度下降，使冷井溫度達到－70℃～－80℃。
第一級壓縮式製冷與第二、第三級半導體製冷的功率比為1.4～1.61，開關電源功率為150W，紋波系統＜1％，開關電源的大小為250×180×100mm。該實施例與同樣功能的全壓縮式制冷機組相比，結構簡單，體積小，重量輕；與全半導體製冷器相比成本低，降溫快，能耗低，可靠性好。混合式耗電量為350W，而全半導體為650－700W，節電約50％左右。混合式在環境溫度30℃時50分鐘可降到－70℃，環境溫度15℃時可降到－80℃，而全半導體式在冷卻水為25℃時，降至－70℃需1個半小時，欲再降低溫度需用4級製冷，成本會成倍增加，可靠性更差。
權利要求
1.一種多級低溫制冷機組，由製冷量遞減的半導體製冷塊和三相橋式全波整流電源組成。其特徵是第一級製冷是壓縮冷凍機組。第二級製冷是由第一級制冷機組的蒸發器(5)、半導體製冷塊(6)組成的半導體製冷器，以下各級是由製冷量遞減的半導體製冷塊組成。
2.按照權利要求
1所述的混合式多級低溫制冷機組，其特徵是半導體製冷器採用開關電源(8)。
專利摘要
混合式多級低溫制冷機組是用壓縮冷凍機組與半導體製冷器混合組成的冷凍裝置和系統。該機組不需用水冷卻，而且可用單相電源，大大方便了使用。同時製冷量大，製冷速度快，可靠性能好。採用開關電源供給直流電使電源體積大大減小，而且紋波係數小，電源效率高。混合機組成本低，性能好，溫度低，耗電省。該混合機組應用於需在低溫條件下進行科學實驗、材料性能測試的試驗臺及儀器儀表中，提供控制性能良好的低溫冷源。
文檔編號F25B25/00GK87200235SQ87200235
公開日1987年10月21日 申請日期1987年1月19日
發明者鄭萬烈, 嶽孝方, 李 東 申請人:同濟大學, 上海市彭浦家用電器廠導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan