一種凍干機制冷系統(tǒng)及該制冷系統(tǒng)的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及到凍干設(shè)備領(lǐng)域，特指適用于凍干箱的制冷系統(tǒng)及該制冷系統(tǒng)的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]真空冷凍干燥機(以下簡稱凍干機)是制藥行業(yè)和食品行業(yè)進(jìn)行藥品和食品冷凍干燥的最好設(shè)備，所謂冷凍干燥，就是先將需冷凍干燥的物品(制品)在低溫下預(yù)凍，然后通過真空升華和解析吸附的方法，使制品的水分減少到在長時間內(nèi)無法維持生物學(xué)反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)的水平，真空升華干燥階段，物料中已凍結(jié)的游離水在低于其共結(jié)點所對應(yīng)的飽和蒸汽壓條件下，以升華的方式全部逸出，進(jìn)入到冷凝表面結(jié)成冰，升華結(jié)束后，一般可除去85%以上的水分，而解析干燥階段，則在升華干燥完成后，將剩余的那部分少量的吸附水(吸附在物料細(xì)胞壁和極性分子上、未凍結(jié)的水，一般占總含水量的10%左右)以蒸發(fā)的方式去除。
[0003]目前，凍干機一般設(shè)置一臺制冷系統(tǒng)，較常用的為氟利昂制冷系統(tǒng)、液氮制冷系統(tǒng)。Freon制冷系統(tǒng)較液氮制冷系統(tǒng)價格便宜，但是產(chǎn)生的極限低溫較高，使得凍干機在解析階段時產(chǎn)生冰的飽和蒸汽壓差較小，使得凍干產(chǎn)品內(nèi)仍剩有一部分吸附水，影響凍干產(chǎn)品質(zhì)量。而采用較氟利昂蒸發(fā)溫度較低的制冷劑，比如液氮，其價格較為昂貴(費用包括液氮購買、液氮運輸、液氮在大氣壓下氣化損耗等)，大約是壓縮式制冷的三倍左右，用戶一般無法承受。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于:針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單緊湊、操作簡便、能夠提高制冷效果、凍干工作效率的凍干箱制冷系統(tǒng)及該制冷系統(tǒng)的控制方法。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種凍干機制冷系統(tǒng)，包括一組以上的主制冷組件和一組以上的輔助制冷組件，所述主制冷組件與輔助制冷組件呈并聯(lián)狀以形成對凍干機上冷肼和板層的獨立制冷循環(huán)回路；所述主制冷組件與輔助制冷組件中采用不同制冷媒介。
[0006]作為本發(fā)明系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn):所述主制冷組件為在正常工況下的預(yù)凍干階段和升華干燥對凍干機進(jìn)行制冷的制冷組件；所述輔助制冷組件為在正常工況下的解析干燥階段和在故障工況下對凍干機進(jìn)行制冷的制冷組件。
[0007]作為本發(fā)明系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn):在相同大氣壓下，所述輔助制冷組件中制冷媒介的沸點溫度低于主制冷組件中制冷媒介的沸點溫度。
[0008]作為本發(fā)明系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn):所述主制冷組件采用氟利昂作為制冷媒介，輔助制冷組件采用液氮作為制冷媒介。
[0009]作為本發(fā)明系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn):每組所述朱制冷組件包括冷肼主制冷循環(huán)回路和板層主制冷循環(huán)回路，冷肼主制冷循環(huán)回路用于對凍干機上冷肼的冷凝盤管進(jìn)行制冷，板層主制冷循環(huán)回路用于對凍干機的板層進(jìn)行制冷；每組所述輔助制冷組件包括冷肼輔助制冷循環(huán)回路和板層輔助制冷循環(huán)回路，冷肼輔助制冷循環(huán)回路用于對凍干機上冷肼的冷凝盤管進(jìn)行制冷，板層輔助制冷循環(huán)回路用于對凍干機的板層進(jìn)行制冷。
[0010]作為本發(fā)明系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn):每個制冷循環(huán)回路均包括通過管路相連的控制閥、板式換熱器及載冷劑循環(huán)泵。
[0011]作為本發(fā)明系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn):在所述輔助制冷組件的制冷循環(huán)回路上設(shè)置關(guān)聯(lián)控制閥，用于在主制冷組件處于開啟工作狀態(tài)時主制冷組件的制冷媒介避開輔助制冷組件中的板式換熱器。
[0012]本發(fā)明進(jìn)一步提供一種基于上述制冷系統(tǒng)的控制方法，為:
(1)預(yù)凍干模式；當(dāng)凍干機為預(yù)凍干階段，主制冷組件開啟工作，對凍干箱內(nèi)的板層和冷肼內(nèi)的冷凝盤管同時降溫；
(2)升華干燥模式；當(dāng)凍干機在升華干燥階段，主制冷組件對冷凝盤管進(jìn)行制冷，凍干機中的凍干箱將在加熱器的作用下對板層進(jìn)行加溫升華；
(3 )解析干燥模式；當(dāng)凍干機進(jìn)入解析干燥階段，輔助制冷組件對凍干箱內(nèi)的板層和冷肼內(nèi)的冷凝盤管進(jìn)行制冷。
[0013]作為本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn):還包括故障冗余模式，即當(dāng)凍干機中主制冷組件出現(xiàn)故障時，輔助制冷組件作為備份制冷系統(tǒng)，給板層、冷凝盤管同時制冷。
[0014]作為本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn):在預(yù)凍干模式、升華干燥模式中均可選擇開啟或者關(guān)閉輔助制冷組件。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
1、本發(fā)明包括了兩種具有不同制冷媒介的主制冷組件與輔助制冷組件，利用兩種制冷媒介不同的沸點溫度，可以增大凍干箱與冷肼的壓力差，產(chǎn)生較大的冰的飽和蒸汽壓差，使得凍干產(chǎn)品在解析階段蒸發(fā)的水蒸氣在壓差推動力下在冷凝盤管表面結(jié)成冰，直至凍干機到達(dá)其對應(yīng)的飽和蒸汽壓，達(dá)到解析極限，凍干完成，此凍干產(chǎn)品的內(nèi)的水分將得到再一次降低，提高了凍干產(chǎn)品質(zhì)量。
[0016]2、本發(fā)明中的凍干機還可在預(yù)凍干模式、升華干燥模式根據(jù)生產(chǎn)工藝要求選擇開啟或者關(guān)閉輔助制冷組件，通過輔助制冷組件的參與可大大縮短整個凍干周期，提高凍干生產(chǎn)效率。
[0017]3、本發(fā)明具有兩套獨立、并聯(lián)的制冷組件，在某一套出現(xiàn)故障時，另外一套能夠起到故障備用的作用，大大提高了設(shè)備運行的可靠性。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明在具體應(yīng)用實例中的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0019]圖例說明:
1、冷凝盤管；2、板層；3、板層加熱器。
【具體實施方式】
[0020]以下將結(jié)合說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0021]本發(fā)明公開了一種凍干機制冷系統(tǒng)，包括一組以上的主制冷組件和一組以上的輔助制冷組件，所述主制冷組件與輔助制冷組件呈并聯(lián)狀以形成對凍干機上冷肼和板層2的獨立制冷循環(huán)回路。主制冷組件與輔助制冷組件中采用不同制冷媒介，且輔助制冷組件中制冷媒介的沸點溫度低于主制冷組件中制冷媒介的沸點溫度。例如，主制冷組件可以采用氟利昂作為制冷媒介，輔助制冷組件可以采用液氮作為制冷媒介?？梢岳斫猓谄渌膶嵤├?，也可以根據(jù)實際需要采用其他的制冷媒介組合，這也應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0022]在較佳的實施例中，可以根據(jù)實際需要，輔助制冷組件中所采用的制冷媒介優(yōu)選為大氣壓下蒸發(fā)溫度低于-46.5°C。
[0023]在具體實例中，每組所述主制冷組件包括冷肼主制冷循環(huán)回路和板層主制冷循環(huán)回路，冷肼主制冷循環(huán)回路用于對凍干機上冷肼的冷凝盤管I進(jìn)行制冷，板層主制冷循環(huán)回路用于對凍干機的板層2進(jìn)行制冷；每組所述輔助制冷組件包括冷肼輔助制冷循環(huán)回路和板層輔助制冷循環(huán)回路，冷肼輔助制冷循環(huán)回路用于對凍干機上冷肼的冷凝盤管I進(jìn)行制冷，板層輔助制冷循環(huán)回路用于對凍干機的板層2進(jìn)行制冷。
[0024]如圖1所示，為本發(fā)明在一個具體應(yīng)用實例中的結(jié)構(gòu)原理示意圖。每個制冷循環(huán)回路均包括通過管路相連的控制閥、板式換熱器及載冷劑循環(huán)泵。其中:
冷肼主制冷循環(huán)回路包括通過管路相連的第一控制閥Tl、第一板式換熱器SI以及第一載冷劑循環(huán)泵M1，以形成對循環(huán)回路中的凍干機上冷凝盤管I的循環(huán)制冷。
[0025]板層主制冷循環(huán)回路包括通過管路相連的第二控制閥T2、第二板式換熱器S2以及第二載冷劑循環(huán)泵M2，以形成對循環(huán)回路中的凍干機上板層2的循環(huán)制冷。
[0026]冷肼輔助制冷