用于将主动冷却以低成本扩展到额外冷冻器内壁的独立辅助热虹吸管制造技术

辅助热虹吸管具有辅助制冷剂导管，该辅助制冷剂导管带有与冷冻器的内壁导热连接的辅助蒸发段。辅助制冷剂导管包含与主冷却设备的主制冷剂隔离的辅助制冷剂。辅助制冷剂导管还向上延伸到辅助蒸发段上方的高度处的辅助制冷剂导管的辅助冷凝段。热桥与辅助冷凝段物理热接触并且与主制冷设备的主蒸发段的一部分物理热接触。热通过热桥从辅助热虹吸管传递到主制冷剂导管并因此传递到主制冷设备以从冷冻器移除。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于将主动冷却以低成本扩展到额外冷冻器内壁的独立辅助热虹吸管
技术介绍
本专利技术大体涉及用于通过从内部冷冻柜壁移除热来冷却冷空间的这种类型的冷冻器的制冷或冷却设备，并且更具体地涉及在冷却式壁冷冻器、特别是超低温冷冻器中的温度分布的低成本改善。通过将主动冷却的内壁表面以低成本扩展到未被主冷却设备直接冷却的区域，实现改善的温度分布。改善温度分布使内容物更可靠和更均匀地冷却，以及降低运行成本。本专利技术可应用于常规压缩朗肯(Rankine)循环制冷系统和斯特林(Stirling)循环冷却器或低温冷却器系统。图1到图6示出了将现有技术中已知的结构与本专利技术的结构相结合的超低温(ULT)冷冻器。如现有技术中已知的，ULT冷冻器通常具有由真空隔离门12闭合的真空隔离柜10。附接到门12的双重垫圈或三重垫圈14提供密封以抵抗来自周围环境的热和湿气。通常，冷冻器通过冷却设备的组合来冷却，该冷却设备是连接到制冷剂回路的冷却器。冷却器是从制冷剂移除热并且冷凝制冷剂的机械制冷机器。冷却器被连接至制冷剂回路，该制冷剂回路具有包含将热从内部冷却空间内或周围传递至冷却器的制冷剂的制冷剂导管。术语“导管”在本说明书中用于指代制冷剂导管，该制冷剂导管是通过其内部通道输送制冷剂的制冷剂回路的一部分。由于制冷剂的高压，制冷剂回路中的导管通常主要是金属管。然而，制冷剂导管能够包括其他制冷剂通道，包括形成在冷却器中的通道以及在配件、歧管中或穿过金属板的通道，例如围绕常规家用制冷器的冷冻室的金属板中的通道。蒸发式制冷装备具有制冷剂导管，该制冷剂导管包括蒸发段和冷凝段，在蒸发段中，制冷剂通过蒸发来接收热，在冷凝段中，制冷剂通过冷却和冷凝来排出热。与本专利技术一起使用的冷却器22被安装在柜10的顶室16中，但是一些类型的冷却器能够位于冷冻器的底部处。本专利技术与现有技术中已知的并且因此象征性地示出的冷却器22相关联地运行。例如，冷却器22可以是斯特林循环冷却器或低温冷却器，这是优选的，或者是使用压缩机和热交换器/冷凝器的常规压缩朗肯循环制冷系统。本专利技术与现有技术中已知类型的主制冷剂回路结合使用。主制冷剂回路具有连续的制冷剂导管18，该制冷剂导管被集成到或热附接到冷冻柜10的内部竖直侧壁20用于直接冷却那些壁20。由于内壁20暴露于冷冻器的内部空气并且拦截来自冷冻器外部的热，因此与壁20相邻的内部空间将接受壁20的温度。制冷剂导管18的相对端部被连接到在图2至图5中示意性地示出的冷却器22。出于显而易见的原因，以上描述的并且在现有技术中已知的冷却设备随后将被称为主冷却设备，并且其主要部件为主冷却器22和主制冷剂导管18。尽管所述类型的现有技术的冷冻器已经成功地运行，但是它们具有需要消除的问题。在制造被热附接到柜内壁的制冷剂导管中的实际考虑限制了由主冷却设备主动冷却的内壁的区域。通常，由于主制冷剂导管没有沿行横穿顶柜壁24、底柜壁或门12的内壁并与顶柜壁24、底柜壁或门12的内壁热接触，所以内部空间的顶柜壁24和底柜壁(不可见)以及门12的内壁不会被冷却。原因是难以将管状导管弯曲成必要的构造。常规地，整个主制冷导管在其附接到内部柜壁的外表面之前被弯曲和成形。主制冷剂导管18需要从其顶部向下的连续倾斜以避免可能引起蒸汽锁定的低点或收集部(trap)。这种收集部是略低于其周围的相对端部的导管段，这可以允许液态制冷剂积聚在收集部中。积聚的液体会阻止汽相运动通过收集部，这会破坏主冷却设备的性能。当然，使侧壁和顶壁或底壁之间的拐角周围的管状主制冷剂导管弯曲以便在顶壁或底壁上方延伸制冷剂导管在技术上是可能的。形成具有所需斜坡以避免低点或收集部的这种主制冷剂导管在技术上也是可能的。但是，由于难以以不形成流动限制、低点或收集部的方式弯曲管状导管，因此这种制造工艺将大大增加成本。一些柜壁区域未被主冷却设备主动冷却的结果是冷却空间内的温度分布较差。由于通常在内壁由冷却设备冷却的冷冻器中没有强制对流，因此温度分布不佳导致冷冻器中的冷却空气内的温度分层。通过这些未冷却的表面进入已冷却的内部柜空间的热必须由主动冷却的壁移除。这引起冷冻器内的温度梯度和分层，从而导致可能会损害存储在冷冻器内的样本或产品的较暖区域。由于在冷却的内部柜空间中的对流的累积效应和缺乏对内部顶柜壁进行主动冷却，所以冷冻柜内的较暖区通常在顶部附近。然而，内部柜空间被如此密集地封装以致对流受到阻碍的累积效应，结合缺乏对内部底柜壁的主动冷却，能够导致内部底部附近的区域较暖。理想的冷冻器将是在内部空间内没有温度梯度或分层的冷冻器，使得通过仪器显示的所需内部温度将准确地代表冷冻器的全部内容物的温度。由于冷冻柜内的冷却空间中的温度的空间变化，所以还存在另一个问题。冷却设备必须至少冷却到冷却空间内的最低温度。如果冷冻器的操作者认识到上述不良温度分布的存在，并试图通过降低冷冻器的控制系统的设定点温度来补偿该问题，则冷冻器运行所消耗的能量及其成本将会增加。如果本专利技术能够减小冷冻器中的空间温度分布，则将降低运行冷冻器的成本。成本将会被降低不仅是因为较少或不需要补偿有问题的空间温度分布，而且还因为冷冻器内的最低温度将升高而最高温度将降低。最低温度的升高将意味着主冷却设备将需要更少的能量来运行。因此，本专利技术的目标和目的是通过以下方式来简化冷冻器的构造，该方式通过将主动冷却扩展到顶和/或底内壁而无需将主制冷剂导管弯曲成既附接到侧壁又附接到冷冻器的内部柜壁的顶和/或底壁的构造，从而降低制造冷却式壁冷冻器的成本。本专利技术的另一个目标和目的是通过基本上减少或消除冷冻器内的温度分布的空间变化来降低运行冷冻器的能量成本。
技术实现思路
专利技术添加了一种独立辅助热虹吸管，该辅助热虹吸管通过热桥与主冷却设备热连接，以便向未由主冷却设备直接冷却的冷冻器内部的部件提供主动冷却。这借助于辅助热虹吸管将主冷却设备的冷却功能热扩展到冷冻柜的附加内壁而没有将主制冷剂导管延伸到该附加内壁。辅助热虹吸管的制冷剂和主冷却设备的制冷剂在完全分开的独立流体回路中循环。辅助热虹吸管未被连接到泵或压缩机。主制冷剂导管的蒸发段通过各个制冷剂导管之间的热桥被连接到辅助热虹吸管的辅助制冷剂导管。热桥仅是可以在将主制冷剂导管被安装在衬管的壁上之后进行安装的机械连接。热桥位于辅助热虹吸管的较高高度部分处，并且辅助制冷剂导管从热桥向下延伸到与柜的内壁进行热连接。因此，热通过热桥从辅助热虹吸管被传送到主冷却设备。更具体地，本专利技术的辅助热虹吸管具有辅助制冷剂导管，该辅助制冷剂导管具有与冷冻器的内壁导热连接的辅助蒸发段。辅助热虹吸管包含与主制冷剂隔离的辅助制冷剂。辅助制冷剂导管还向上延伸到辅助蒸发段上方的高度处的辅助制冷剂导管的辅助冷凝段。热桥与辅助冷凝段物理热接触并且与主蒸发段的一部分物理热接触，用于将热通过热桥从辅助热虹吸管传递到主制冷剂导管。附图说明图1是体现本专利技术的典型的超低温冷冻器的外部的立体图。图2是图1的超低温冷冻器的立体图，但是移除了外部壳体和相邻的隔离部以露出内壁，该内壁形成其柜的内衬，并且还露出主冷却设备和本专利技术的辅助本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冷冻器，具有：冷冻柜，所述冷冻柜带有围绕冷却空间的内壁；以及主冷却设备，所述主冷却设备包括主冷却器和包含主制冷剂的主制冷剂导管，所述主制冷剂导管具有在所述主冷却器处的主冷凝段以及主蒸发段，一些所述主蒸发段与至少一些所述内壁导热连接，用于将热从所述内壁传递到所述主冷却器，所述冷冻器还包括：/n(a)辅助热虹吸管，所述辅助热虹吸管包括辅助制冷剂导管，所述辅助制冷剂导管具有与所述冷冻柜的内壁导热连接的辅助蒸发段，所述辅助热虹吸管包含与所述主制冷剂隔离的辅助制冷剂，所述辅助制冷剂导管还向上延伸到所述辅助蒸发段上方的高度处的辅助冷凝段；以及/n(b)热桥，与所述辅助冷凝段热物理接触并与所述主蒸发段的一部分物理接触，用于通过所述热桥将热从所述辅助热虹吸管传递到所述主制冷剂导管。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171211 US 15/837,5041.一种冷冻器，具有：冷冻柜，所述冷冻柜带有围绕冷却空间的内壁；以及主冷却设备，所述主冷却设备包括主冷却器和包含主制冷剂的主制冷剂导管，所述主制冷剂导管具有在所述主冷却器处的主冷凝段以及主蒸发段，一些所述主蒸发段与至少一些所述内壁导热连接，用于将热从所述内壁传递到所述主冷却器，所述冷冻器还包括：
(a)辅助热虹吸管，所述辅助热虹吸管包括辅助制冷剂导管，所述辅助制冷剂导管具有与所述冷冻柜的内壁导热连接的辅助蒸发段，所述辅助热虹吸管包含与所述主制冷剂隔离的辅助制冷剂，所述辅助制冷剂导管还向上延伸到所述辅助蒸发段上方的高度处的辅助冷凝段；以及
(b)热桥，与所述辅助冷凝段热物理接触并与所述主蒸发段的一部分物理接触，用于通过所述热桥将热从所述辅助热虹吸管传递到所述主制冷剂导管。


2.根据权利要求1的冷冻器，其中，所述热桥更具体地包括：
(a)中央热导体，所述中央热导体具有至少一个热接收槽，每个热接收槽具有与所述辅助制冷剂导管的所述辅助冷凝段的外部横截面构造的至少一部分匹配的横截面构造，并且还具有至少一个热排出槽，每个热排出槽具有与所述主制冷剂导管的所述主蒸发段的外部横截面构造的至少一部分匹配的横截面构造；
(b)所述中央热导体和所述制冷剂导管被组装为使得所述辅助冷凝段的至少一部分沿着所述热接收槽平放，以及所述主蒸发段的至少一部分沿着所述热排出槽平放；以及
(c)至少一根张紧的带，所述至少一根张紧的带围绕被组装的制冷剂导管和中央热导体并且将被组装的制冷剂导管和中央热导体夹紧在一起。


3.根据权利要求2的冷冻器，其中，所述辅助热虹吸导管具有形成所述辅助冷凝段的封闭的相对端部，其中所述中央热导体具有第二所述热接收槽，并且所述封闭的相对端部被组装在所述热接收槽中，其中所述中央热导体具有第二所述热排出槽，并且所述热排出槽中的每个包含所述主制冷剂导管的所述主蒸发段的一部分，并且其中被组装的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·M·伯科维茨，T·理查兹，
申请(专利权)人：全球制冷有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US