制冷温度达到-40℃以下的冰箱大都采用双级复叠或多级复叠的制冷方法，级先开机制冷，利用级的蒸发器给第二级冷凝器降温，从而让第二级制冷系统在不超压的情况下，实现第二级或更多级达到-80℃或者更低的蒸发温度。现在所有压缩机润滑油有三种：脂类油、矿物油和烷基苯油。在-40℃以下，都会析出凝固，造成第二级以后系统毛细管堵塞，使冰箱失效。2017年12月以前，采用多级复叠的超低温冰箱大多通过在第二级毛细管上缠绕一个硅胶加热线，在二级系统停机时，加热线通电给毛细管加热，使析出凝固的润滑油融化，以保证系统通畅。但这一解决方案会造成加热线长期加热的额外能耗；同时第二级制冷时毛细管温度一直处于低温状态，缠绕其上的硅胶加热线易造成开裂脆硬老化，加热线电流泄露至制冷系统的金属管，致使箱体带电引发安全隐患。^[3]

《一种防冻结超低温制冷系统及其使用方法》采用的技术方案在于，提供一种防冻结超低温制冷系统。^[3]

所述防冻结超低温制冷系统包括制冷组件和第二制冷组件，所述制冷组件和所述第二制冷组件均包括压缩机、冷凝器、蒸发器、毛细管，所述制冷组件和所述第二制冷组件分别通过导管将各自的所述压缩机、所述冷凝器、所述蒸发器和所述毛细管连接从而形成独立的制冷循环，所述制冷循环中充满制冷介质，所述制冷组件的所述蒸发器和所述第二制冷组件的所述冷凝器对应设置；所述防冻结超低温制冷系统还包括加热组件，所述加热组件设置在所述制冷组件上，所述加热组件包括电磁阀、第二电磁阀和流通管道，所述电磁阀和所述第二电磁阀分别设置在所述流通管道的两端，所述电磁阀和所述第二电磁阀均设置在所述制冷组件中所述压缩机和所述冷凝器之间的导管上，通过控制所述电磁阀和所述第二电磁阀实现所述流通管道和所述制冷组件的连通；所述流通管道设置换热段，所述换热段对应设置在所述第二制冷组件的所述毛细管位置处。

较佳的，所述换热段设置阻断组件，所述阻断组件包括变压管、制动部和塞体，所述变压管和所述换热段同轴设置，且所述变压管和所述换热段内径一致；所述变压管的一端和所述换热段连通，所述制动部与所述变压管的另一端口密封连接；所述塞体和所述制动部固定连接，所述塞体设置在所述变压管内，所述制动部控制所述塞体在所述变压管和所述换热段的位置。较佳的，所述换热段设置为直管，所述塞体为圆柱体结构，所述塞体与所述换热段、所述变压管内壁密封连接。较佳的，所述换热段设置为螺旋管，所述换热段螺旋缠绕在所述第二制冷组件的所述毛细管外壁上；所述塞体设置为柔性材料，致使所述塞体进入所述换热段内部时，所述塞体可沿所述换热段延伸轨迹进行变形移动。

较佳的，所述换热段长度公式L1为，

其中，c为所述制冷介质的比热容；ρ为所述制冷介质的密度；d为所述毛细管内径；π为圆周率；D为所述毛细管外径；L为所述毛细管长度；τ1为所述换热段材料的热导率；τ2为所述毛细管材料的热导率；T1为所述毛细管初始温度；T2为所述制冷介质在所述换热段时的温度；TΔ为所述毛细管提升温度差为热传递效率。

较佳的，所述换热段长度公式L2为，

其中，c为所述制冷介质的比热容；ρ为所述制冷介质的密度；d为所述毛细管内径； D为所述毛细管外径；L为所述毛细管长度；τ1为所述换热段材料的热导率；τ2为所述毛细管材料的热导率；T1为所述毛细管初始温度；T2为所述制冷介质在所述换热段时的温度；TΔ为所述毛细管提升温度差 为热传递效率。较佳的，所述流通管道设置支管，所述支管连通所述换热段两端的所述流通管道，所述支管上设置第三电磁阀，所述第三电磁阀控制所述支管的连通和阻隔。较佳的，一种使用所述防冻结超低温制冷系统的使用方法，包括步骤，S1，所述制冷系统启动，所述加热组件打开，所述制冷组件中的高温高压制冷介质对所述第二制冷组件中的所述毛细管进行加热；S2，所述加热组件关闭，所述制冷组件和所述第二制冷组件进行复叠制冷。

较佳的，步骤S1具体为，所述电磁阀和所述第二电磁阀打开，实现所述流通管道和所述制冷组件之间的连通，所述电磁阀和所述第二电磁阀之间所述导管的隔断；所述制冷组件打开，所述制冷组件中从所述压缩机压出的高温高压制冷介质进入所述流通管道中；所述第三电磁阀关闭，所述支管被阻隔；所述制动部将所述塞体从所述换热段中拉回至所述变压管中，所述高温高压制冷介质通过所述换热段与所述第二制冷组件的所述毛细管进行热交换，使所述毛细管中因低温析出凝固的润滑油融化；所述第二制冷组件打开，制冷介质在所述第二制冷组件中流通动。较佳的，步骤S2具体为，当所述制冷组件中所述蒸发器到达-40℃，所述电磁阀关闭，阻断制冷介质通过所述电磁阀进入所述流通管道；所述第二电磁阀打开， 所述电磁阀和所述第二电磁阀之间的导管流通，同时所述流通管道内的制冷介质可通过所述第二电磁阀进入所述第二制冷组件；所述第三电磁阀开打，所述支管连通；所述制动部将所述塞体从所述变压管中推入所述换热段中，将所述换热段内的制冷介质排空；当所述塞体到位后，所述第二电磁阀关闭所述流通管道和所述制冷组件的连通，所述制冷组件和所述第二制冷组件同时工作，实现复叠制冷。^[3]

1、通过与所述制冷组件连通的所述加热组件对所述第二制冷组件的所述毛细管进行预加热，避免所述毛细管中润滑油低温下析出凝固造成的堵塞；

2、通过在所述加热组件中设置所述阻断组件，对所述加热组件中压强进行调节，并且避免润滑油在所述加热段中析出凝固；

3、通过所述换热段长度计算公式，可对所述换热段的结构进行优化设置，在保证所述换热段对所述毛细管的有效热交换的同时避免过长的所述换热段对所述毛细管设置的不良影响。^[3]

图1为《一种防冻结超低温制冷系统及其使用方法》防冻结超低温制冷系统实施例一的结构示意图；

图2为该发明防冻结超低温制冷系统实施例二的结构示意图；

图3为所述加热组件实施例二的局部结构示意图；

图4为所述加热组件实施例三的局部结构示意图；

图5为所述加热组件实施例四的局部结构示意图。

图中数字表示：1-制冷组件；2-第二制冷组件；11-压缩机；12-冷凝器；13-蒸发器；14-毛细管；31-电磁阀；32-第二电磁阀；33-流通管道；34-换热段；35-变压管；36-制动部；37-塞体；38-支管；39-第三电磁阀。^[3]

《一种防冻结超低温制冷系统及其使用方法》涉及制冷设备领域，具体涉及一种防冻结超低温制冷系统及其使用方法。^[3]

1.《一种防冻结超低温制冷系统及其使用方法》包括制冷组件和第二制冷组件，所述制冷组件和所述第二制冷组件均包括压缩机、冷凝器、蒸发器、毛细管，所述制冷组件和所述第二制冷组件分别通过导管将各自的所述压缩机、所述冷凝器、所述蒸发器和所述毛细管连接从而形成独立的制冷循环，所述制冷循环中充满制冷介质，所述制冷组件的所述蒸发器和所述第二制冷组件的所述冷凝器对应设置；其特征在于，还包括加热组件，所述加热组件设置在所述制冷组件上，所述加热组件包括电磁阀、第二电磁阀和流通管道，所述电磁阀和所述第二电磁阀分别设置在所述流通管道的两端，所述电磁阀和所述第二电磁阀均设置在所述制冷组件中所述压缩机和所述冷凝器之间的导管上，通过控制所述电磁阀和所述第二电磁阀实现所述流通管道和所述制冷组件的连通；所述流通管道设置换热段，所述换热段对应设置在所述第二制冷组件的所述毛细管位置处，所述换热段设置阻断组件。

2.如权利要求1所述的防冻结超低温制冷系统，其特征在于，所述阻断组件包括变压管、制动部和塞体，所述变压管和所述换热段同轴设置，且所述变压管和所述换热段内径一致；所述变压管的一端和所述换热段连通，所述制动部与所述变压管的另一端口密封连接；所述塞体和所述制动部固定连接，所述塞体设置在所述变压管内，所述制动部控制所述塞体在所述变压管和所述换热段的位置。

3.如权利要求2所述的防冻结超低温制冷系统，其特征在于，所述换热段设置为直管，所述塞体为圆柱体结构，所述塞体与所述换热段、所述变压管内壁密封连接。

4.如权利要求2所述的防冻结超低温制冷系统，其特征在于，所述换热段设置为螺旋管，所述换热段螺旋缠绕在所述第二制冷组件的所述毛细管外壁上；所述塞体设置为柔性材料，致使所述塞体进入所述换热段内部时，所述塞体可沿所述换热段延伸轨迹进行变形移动。

5.如权利要求3所述的防冻结超低温制冷系统，其特征在于，所述换热段长度公式L1为，

其中，c为所述制冷介质的比热容；ρ为所述制冷介质的密度；d为所述第二制冷组件的所述毛细管内径；π为圆周率；D为所述第二制冷组件的所述毛细管外径；L为所述第二制冷组件的所述毛细管长度；τ1为所述换热段材料的热导率；τ2为所述第二制冷组件的所述毛细管材料的热导率；T1为所述第二制冷组件的所述毛细管初始温度；T2为所述制冷介质在所述换热段时的温度；TΔ为所述第二制冷组件的所述毛细管提升温度差为热传递效率。

6.如权利要求4所述的防冻结超低温制冷系统，其特征在于，所述换热段长度公式L2为，其中，c为所述制冷介质的比热容；ρ为所述制冷介质的密度；d为所述第二制冷组件的所述毛细管内径；D为所述第二制冷组件的所述毛细管外径；L为所述第二制冷组件的所述毛细管长度；τ1为所述换热段材料的热导率；τ2为所述第二制冷组件的所述毛细管材料的热导率；T1为所述第二制冷组件的所述毛细管初始温度；T2为所述制冷介质在所述换热段时的温度；TΔ为所述第二制冷组件的所述毛细管提升温度差为热传递效率。

7.如权利要求2所述的防冻结超低温制冷系统，其特征在于，所述流通管道设置支管，所述支管连通所述换热段两端的所述流通管道，所述支管上设置第三电磁阀，所述第三电磁阀控制所述支管的连通和阻隔。

8.一种使用权利要求1至7任一项所述防冻结超低温制冷系统的使用方法，其特征在于，包括步骤，S1，所述制冷系统启动，所述加热组件打开，所述制冷组件中的高温高压制冷介质对所述第二制冷组件中的所述毛细管进行加热；S2，所述加热组件关闭，所述制冷组件和所述第二制冷组件进行复叠制冷。

9.如权利要求8所述的使用方法，其特征在于，步骤S1具体为，所述电磁阀和所述第二电磁阀打开，实现所述流通管道和所述制冷组件之间的连通，所述电磁阀和所述第二电磁阀之间所述导管的隔断；所述制冷组件打开，所述制冷组件中从所述压缩机压出的高温高压制冷介质进入所述流通管道中；第三电磁阀关闭，支管被阻隔；制动部将塞体从所述换热段中拉回至变压管中，所述高温高压制冷介质通过所述换热段与所述第二制冷组件的所述毛细管进行热交换，使所述第二制冷组件的所述毛细管中因低温析出凝固的润滑油融化；所述第二制冷组件打开，制冷介质在所述第二制冷组件中流动。

10.如权利要求9所述的使用方法，其特征在于，步骤S2具体为，当所述制冷组件中所述蒸发器到达-40℃，所述电磁阀关闭，阻断制冷介质通过所述电磁阀进入所述流通管道；所述第二电磁阀打开，所述电磁阀和所述第二电磁阀之间的导管流通，同时所述流通管道内的制冷介质可通过所述第二电磁阀进入所述第二制冷组件；所述第三电磁阀打开，所述支管连通；所述制动部将所述塞体从所述变压管中推入所述换热段中，将所述换热段内的制冷介质排空；当所述塞体到位后，所述第二电磁阀关闭所述流通管道和所述制冷组件的连通，所述制冷组件和所述第二制冷组件同时工作，实现复叠制冷。^[3]

如图1所示，图1为《一种防冻结超低温制冷系统及其使用方法》防冻结超低温制冷系统实施例一的结构示意图，所述制冷系统包括制冷组件1和第二制冷组件2，所述制冷组件1和所述第二制冷组件2均包括压缩机11、冷凝器12、蒸发器13、毛细管14，所述制冷组件1和所述第二制冷组件2分别通过导管将各自的所述压缩机11、所述冷凝器12、所述蒸发器13和所述毛细管14连接从而形成独立的制冷循环。所述制冷组件1的所述蒸发器13和所述第二制冷组件2的所述冷凝器12对应设置，保证所述制冷组件1的所述蒸发器13对所述第二制冷组件2的所述冷凝器12进行降温处理，实现所述制冷系统的复叠制冷。所述制冷系统还包括加热组件，所述加热组件设置在所述制冷组件1上，所述加热组件包括电磁阀31、第二电磁阀32和流通管道33，所述电磁阀31和所述第二电磁阀32分别设置在所述流通管道33的两端，所述电磁阀31和所述第二电磁阀32均设置在所述制冷组件1上，所述电磁阀31和所述第二电磁阀32均设置在所述压缩机11和所述冷凝器12之间的导管上，通过控制所述电磁阀31和所述第二电磁阀32实现所述流通管道33和所述压缩机11、所述冷凝器12的连通。所述流通管道33设置换热段34，所述换热段34对应设置在所述第二制冷组件2的所述毛细管14位置处，较佳的，所述换热段34紧贴所述毛细管14设置。当所述制冷系统在开机时，通过所述电磁阀31和所述第二电磁阀32的开通，实现在所述制冷组件1的制冷介质从所述压缩机11中流出后经所述流通管道33至所述冷凝器12中，当从所述压缩机11流出的高温高压制冷介质流经所述换热段34时，所述高温高压制冷介质与所述第二制冷组件2的所述毛细管14进行热交换，使所述毛细管14中因低温造成析出凝固的润滑油融化，避免所述第二制冷组件2发生堵塞；当所述制冷组件1中所述蒸发器13到达-40℃或其他规定温度时，所述电磁阀31和所述第二电磁阀32关闭，实现在所述制冷组件1的制冷介质从所述压缩机11流出后通过导管直接流至所述冷凝器12，避免所述高温高压制冷介质对所述第二制冷组件2的制冷影响。通过所述加热组件的设置，避免电加热组件的额外设置，利用所述制冷系统自身从所述制冷组件1中高温高压制冷介质的温度加热所述第二制冷组件2中所述毛细管14，降低额外能耗，提高所述制冷系统的安全性能。

如图2所示，图2为《一种防冻结超低温制冷系统及其使用方法》防冻结超低温制冷系统实施例二的结构示意图，实施例二在实施例一的基础上进行进一步改进，所述改进之处在于，所述换热段34与其两端的所述流通管道33以一定角度连接设置，所述换热段34设置阻断组件。如图3所示，图3为所述加热组件实施例二的局部结构示意图；所述阻断组件包括变压管35、制动部36和塞体37，所述变压管35和所述换热段34同轴设置，且所述变压管35和所述换热段34内径一致；所述变压管35的一端和所述换热段34、所述流通管道33连通，所述变压管35的另一端设置所述制动部36，所述制动部36保证所述变压管35端口的密封性；所述塞体37和所述制动部36固定连接，所述塞体37设置在所述变压管35内，所述塞体37为圆柱体结构，所述塞体37外径尺寸等于所述换热段34内径尺寸，保证所述塞体37外表面和所述换热段34、所述变压管35内表面的密封连接，所述制动部36控制所述塞体37在所述换热段34和所述变压管35内移动。当所述高温高压制冷介质进入所述换热段34和所述第二制冷组件2的所述毛细管14进行热交换时，所述制冷介质温度会发生变化，致使所述制冷介质体积发生变化，所述流通管道33内部压强发生变化影响所述制冷组件1的制冷效果；通过所述阻断组件的设置，所述塞体37的移动改变所述变压管35内体积的变化，从而调节所述流通管道33的内部压强，避免所述换热段34热交换所造成的不良影响。所述流通管道33设置支管38，所述支管38连通所述换热段34两端的所述流通管道33，所述支管38上设置第三电磁阀39，所述第三电磁阀39控制所述支管38的连通和阻隔。所述制动部36可推动所述塞体37进入所述换热段34，并使所述塞体37将所述换热段34两端同时密封，即所述塞体37将所述换热段34内的制冷介质排空，避免所述换热段34中静止的制冷介质长期处于低温状态导致润滑油的析出凝固致使所述换热段34堵塞。通过所述第三电磁阀39的开启，在所述塞体37被推动过程中，所述换热段34中的制冷介质可经所述支管38流至所述制冷循环中，避免所述流通管道33内的压强变化。

如图4所示，图4为所述加热组件实施例三的局部结构示意图；实施例三中将实施例二中的所述换热段34设置为螺旋形，所述换热段34螺旋缠绕在所述第二制冷组件2的所述毛细管14外壁上，便于所述换热段34对所述毛细管14的热价换。所述塞体37设置为柔性材料，保证所述塞体37进入所述换热段34内部时，所述塞体37可沿所述换热段34延伸轨迹进行变形移动，实现所述塞体37对所述换热段34内制冷介质的排空。截至2017年12月，由于在已有冰箱的制冷循环中的毛细管14长度一般设置在0.5～3米，故所述换热段34无法与所述毛细管14整体接触并进行加热处理，所述毛细管14需设定一定的长度与所述换热段34直接接触，实现所述换热段34与所述毛细管14的有效热交换。由于当所述换热段34分别为直管或螺旋管时，所述换热段34和所述毛细管14之间的接触面积不同，故所述换热段34长度不同；为保证所述换热段34的热交换满足对所述毛细管14整体的升温，需对所述换热段34长度进行设定，当所述换热段34为直管时，所述换热段34长度公式L1为，

当所述换热段34为螺旋管时，所述换热段34长度公式L2为，

其中，c为所述制冷介质的比热容；ρ为所述制冷介质的密度；d为所述毛细管内径；π为圆周率；D为所述毛细管外径；L为所述毛细管长度；τ1为所述换热段材料的热导率；τ2为所述毛细管材料的热导率；T1为所述毛细管初始温度；T2为所述制冷介质在所述换热段时的温度；TΔ为所述毛细管提升温度差和均为热传递效率一般取20％一般取40％。所述毛细管14初始温度为所述第二制冷组件2未工作润滑油析出凝固时温度；所述毛细管14提升温度差为为实现析出凝固的所述润滑油融化，加热前后所述毛细管14的温度差，一般取20℃；所述毛细管14初始温度和所述制冷介质在所述换热段34时的温度通过温度感应器测量其平均值。当所述换热段34材料和所述毛细管14材料的热导率越大时，所述换热段34和所述毛细管14之间的热交换效果越好，所需要的所述换热段34长度就越小；由于当所述换热段34设置为螺旋管时，所述换热段34和所述毛细管14之间的面接触越大；同时所述换热段34向外界的热量流失也较小，故所述换热段34设置为螺旋管时的长度小于设置为支管38时的长度。通过所述换热段34长度计算公式，可对所述换热段34的结构进行优化设置，在保证所述换热段34对所述毛细管14的有效热交换的同时避免长度过长的所述换热段34对所述毛细管14设置的不良影响，从而实现所述加热组件对所述第二制冷组件2的加热操作，避免所述毛细管14的堵塞。

如图5所示，图5为所述加热组件实施例四的局部结构示意图；实施例四在实施例二的基础上进行进一步改进，改进之处在于所述第二制冷组件2的所述毛细管14设置在所述换热段34内，所述换热段34设置为与所述毛细管14同轴设置的直管，使所述换热段34的高温高压制冷介质直接与所述毛细管14外壁接触进行热交换，增加所述换热段34和所述毛细管14的热交换效率。所述制动部36和所述塞体37设置为空心管状结构，且所述制动部36和所述塞体37套接在所述毛细管14上，所述制动部36和所述毛细管14固定连接，所述塞体37内径等于所述毛细管14外径，所述塞体37和所述毛细管14同轴设置，所述塞体37可沿所述毛细管14延伸轨迹进行移动，实现所述塞体37对所述换热段34内的制冷介质的排空。当所述制冷组件1和所述第二制冷组件2同时进行制冷工作时，所述制冷组件1和所述第二制冷组件2均会由于所述压缩机11震动导致整体发生一定的谐振，由于所述毛细管14设置在所述换热段34内，所述制冷组件1和所述第二制冷组件2的谐振会导致所述毛细管14和所述换热段34之间的相对作用，通过所述塞体37对所述换热段34内的制冷介质的排空，致使所述毛细管14外壁和所述换热段34内壁之间填充所述塞体37，降低所述毛细管14和所述换热段34之间的相对作用，避免所述毛细管14和所述换热段34的损坏。

实施例五在实施例二的基础上进行进一步改进，所述改进之处在于，所述加热组件包括加热管，所述加热管设置在所述制冷组件1的所述压缩机11上，所述流通管道33两端不通过所述电磁阀31和所述第二电磁阀32与所述制冷组件1连通，而是分别与所述加热管两端连通，形成独立的加热循环，所述加热循环内充满导热介质。所述加热循环的独立设置，避免所述电磁阀31和所述第二电磁阀32实现所述流通管道33与所述制冷组件1连通时对所述制冷组件1内部压强的不良影响，同时通过所述加热循环的设置可将经所述换热段34降温后的所述导热介质对所述压缩机11进行降温，避免所述压缩机11温度过高。所述加热循环可设置电机和第四电磁阀，通过所述电机实现所述加热循环的流动，通过所述第四电磁阀阻止所述加热循环内所述导热介质因热对流形成的自主流动。

《一种防冻结超低温制冷系统及其使用方法》包括步骤；S1，所述制冷系统启动，所述加热组件打开，所述制冷组件1中的高温高压制冷介质对所述第二制冷组件2中的所述毛细管14进行加热；S2，所述加热组件关闭，所述制冷组件1和所述第二制冷组件2进行复叠制冷。步骤S1具体为，所述电磁阀31和所述第二电磁阀32打开，实现所述流通管道33和所述制冷组件1之间的连通，所述电磁阀31和所述第二电磁阀32之间所述导管的隔断；所述制冷组件1打开，所述制冷组件1中从所述压缩机11压出的高温高压制冷介质进入所述流通管道33中；所述第三电磁阀39关闭，所述支管38被阻隔；所述制动部36将所述塞体37从所述换热段34中拉回至所述变压管35中，所述高温高压制冷介质通过所述换热段34与所述第二制冷组件2的所述毛细管14进行热交换，使所述毛细管14中因低温析出凝固的润滑油融化；所述第二制冷组件2打开，制冷介质在所述第二制冷组件2中流通动。步骤S2具体为，当所述制冷组件1中所述蒸发器13到达-40℃，所述电磁阀31关闭，阻断制冷介质通过所述电磁阀31进入所述流通管道33，所述第二电磁阀32打开，所述电磁阀31和所述第二电磁阀32之间所述导管的流通，同时所述流通管道33内的制冷介质可通过所述第二电磁阀32进入所述第二制冷组件2；所述第三电磁阀39开打，所述支管38连通；所述制动部36将所述塞体37从所述变压管35中推入所述换热段34中，将所述换热段34内的制冷介质排空；当所述塞体37到位后，所述第二电磁阀32关闭所述流管道33和所述制冷组件1的连通，所述制冷组件1和所述第二制冷组件2同时工作，实现复叠制冷。^[3]

2021年8月16日，《一种防冻结超低温制冷系统及其使用方法》获得安徽省第八届奖优秀奖。^[1]