阅读说明：本技术 一种储存生物样本的压缩机制冷真空保温罐体 (Compressor refrigeration vacuum insulation tank for storing biological samples ) 是由 汪亮 于 2021-08-19 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种储存生物样本的压缩机制冷真空保温罐体,其特征在于：顶盖具有顶盖平板,压缩机装配在顶盖平板的上表面,顶盖平板上安装有压缩机保护罩罩住压缩机,顶盖平板下表面装有铝合金材质的发泡外壳,在顶盖平板和发泡外壳形成的空腔内填充聚氨酯发泡形成的发泡保温层；制冷盘管埋入发泡保温层,并且制冷盘管与发泡外壳的内表面贴合；内罐体和外罐体之间形成真空夹层,罐体的侧面设有一个生物样本出入的小口；顶盖固定在罐体的上表面,顶盖的发泡外壳插入内罐体的顶端开口,顶盖和罐体之间有密封圈；位于内罐体内的导冷环为多翅片式圆筒结构,顶部紧密贴合装配在顶盖的的底部。本发明适合批量生产,提高安全性,制冷效果稳定。(The invention provides a compressor refrigeration vacuum insulation tank for storing biological samples, which is characterized in that: the top cover is provided with a top cover flat plate, the compressor is assembled on the upper surface of the top cover flat plate, a compressor protection cover is installed on the top cover flat plate to cover the compressor, a foaming shell made of an aluminum alloy material is installed on the lower surface of the top cover flat plate, and a foaming insulation layer formed by polyurethane foaming is filled in a cavity formed by the top cover flat plate and the foaming shell; the refrigeration coil is embedded into the foaming heat-insulating layer and is attached to the inner surface of the foaming shell; a vacuum interlayer is formed between the inner tank body and the outer tank body, and a small opening for the biological sample to come in and go out is formed in the side surface of the tank body; the top cover is fixed on the upper surface of the tank body, the foaming shell of the top cover is inserted into the top opening of the inner tank body, and a sealing ring is arranged between the top cover and the tank body; the cold guide ring in the inner tank body is of a multi-fin type cylinder structure, and the top of the cold guide ring is tightly attached to the bottom of the top cover. The invention is suitable for batch production, improves the safety and has stable refrigeration effect.)

一种储存生物样本的压缩机制冷真空保温罐体

技术领域

本发明涉及生物样本存储设备领域，具体地说是一种储存生物样本的制冷真空保温罐。

背景技术

公开号为CN112097428A的生物样本液氮罐冰箱提供的技术方案，主要是在传统偏口真空液氮罐的内罐体内壁表面缠绕一圈制冷盘管，通过放置在液氮罐底部附近的主压缩机和辅助压缩机制冷，还可以通过液氮罐夹层内的液氮管路往液氮罐内部补充液氮，作为第三重制冷。

上述技术存在的问题有：

1、在液氮制冷工况下，罐体内部温度达到-160～-196℃，而常见的超低温制冷剂例如R23的凝固点为-155.2℃，所以盘管内的制冷剂会直接凝固，体积增大导致制冷盘管破裂。

2、由于传统偏口罐开口直径小于内罐体直径，缠绕在内罐体内壁上的制冷剂盘管一旦发生破裂，将无法维修，导致罐体直接报废。

3、盘管直接裸露在内罐体内壁上，一旦人工操作罐内生物样本时，极有可能发生碰撞而损坏盘管。

4、如果只采用压缩机制冷时，存取生物样本时开盖过程中会渗入水蒸气，会凝结到盘管表面形成冰或者霜，导致盘管制冷效果降低或者完全丧失，而生物样本库存储罐体在其内部存有样本时，根本不允许恢复到常温以上，这样盘管表面的冰或者霜将永远不会融化，且会越来越多，这样基本上罐体压缩机制冷系统功能会完全失效。

而传统的-86℃超低温冰箱，由于采用聚氨酯发泡保温结构，保温层厚度至少达到130mm，而真空罐夹层厚度最小可以做到30mm，所以传统超低温冰箱有效存储容积远小于真空罐。除此之外，传统超低温冰箱制冷负荷达到同样容量的真空罐的5倍以上，所以需要更大的压缩机机组，进一步降低了冰箱的有效容积率，且能耗远高于真空罐。

发明内容

本发明提供一种储存生物样本的压缩机制冷真空保温罐体，其目的是解决现有技术的缺点，适合批量生产，提高安全性，制冷效果稳定。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种储存生物样本的压缩机制冷真空保温罐体，其特征在于：

顶盖具有顶盖平板，压缩机装配在顶盖平板的上表面，顶盖平板上安装有压缩机保护罩罩住压缩机，顶盖平板下表面装有铝合金材质的发泡外壳，在顶盖平板和发泡外壳形成的空腔内填充聚氨酯发泡形成的发泡保温层；

制冷盘管埋入发泡保温层，并且制冷盘管与发泡外壳的内表面贴合；

罐体为敞口结构，内罐体和外罐体之间形成真空夹层，罐体的侧面设有一个生物样本出入的小口；

顶盖固定在罐体的上表面，顶盖的发泡外壳插入内罐体的顶端开口，顶盖和罐体之间有密封圈；

位于内罐体内的导冷环为多翅片式圆筒结构，顶部紧密贴合装配在顶盖的的底部。

制冷盘管与发泡外壳的下表面紧密贴合。

刮板环的环体与导冷环同心并紧密配合，刮板环上有若干根竖直方向的手柄，手柄穿透顶盖。

一根供液管一端通往外罐体的外部，通过电磁阀连接到液氮补给罐上，另一端通往内罐体的内部。

罐体的侧面的小口设有电动开关的密封门。

罐体内的旋转货架围绕中心轴旋转；罐体内设有上下运动的铲盘机构，铲盘在铲盘机构上设有前后运动铲盘，旋转货架、铲盘机构、铲盘均由电机连接驱动。

本发明的有益之处在于：

1：真空罐只覆盖-80℃以上的温度区间，不会因为-160℃以下的深低温使制冷盘管内的制冷剂凝固而损坏压缩机制冷系统，提高安全性；

2：真空罐罐体为敞口式设计，内罐体尺寸等于顶部开口尺寸，方便各部件独立加工，最后整体组装，罐体内部的自动化机构在罐体加工测试完成后再组装(而偏口罐必须在罐体焊接过程中组装自动化机构，一旦罐体测试真空度测试失败，则整个罐体和自动化机构都报废，不利于批量生产和质量把控)，适合批量化生产；

3：压缩机系统、盘管和真空罐顶盖自成一体，顶盖采用发泡工艺，盘管埋入真空罐顶盖的发泡层内部，与真空罐顶盖底部的铝板内表面紧密贴合；方便批量加工制造，方便独立测试；符合现有冰箱制造工艺，能够通过模具将盘管与发泡保温层发泡在一起，再组装上主压缩机和备用压缩机，能够在制造工厂独立完成测试，便于批量化生产；

4：真空罐内壁设有铝合金板折弯形成的多翅片的圆筒形导冷环，导冷环与真空罐顶盖底部的铝板紧密贴合装配，便于冷量传递，保证内部温度均衡，增加传热效率，降低压缩机能耗，制冷效果稳定；

5：同时，还设有与导冷环同心贴合的刮板环，刮板环上有若干根竖直方向的手柄穿透真空罐顶盖，人工可以上下操作手柄拉动刮板环上下运动，挂掉导冷环上可能存在的霜，维持制冷效果稳定，保证长期运行过程中制冷能力不会因为结霜而发生衰减；

6：真空罐侧面设有小口，便于生物样本存入取出，小口上设有电动密封门，便于密封防止水蒸气进入；真空罐内设有自动化机构，分别是以罐体中心线为旋转轴转动的存储货架，上下运动的铲盘机构，前后运动的铲板，能够从小口处存入生物样本至存储货架，或者从存储货架取出生物样本至小口。

7：真空罐设有供液管，在断电情况下，通过供液管往真空罐内部喷射液氮蒸汽辅助制冷，为了保证喷出的一定是气化后的液氮，在电磁阀的后端设有温度传感器，检测到温度一旦低于-190℃立即关闭电磁阀，一旦高于-100℃立即打开电磁阀。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明的整体结构图；

图2为本发明顶盖内部结构示意图；

图3为本发明真空罐体结构剖面图；

图4为本发明导冷板立体图；

图5为本发明刮板环立体图；

图6为本发明自动化存储机构结构图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。

需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“上”、“下”、“内”、“外”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示：

本发明的储存生物样本的压缩机制冷真空罐，包含顶盖1、罐体2、导冷环3、刮板环4、自动化存储机构5。

如图2所示：

顶盖1包含主压缩机11、备用压缩机12、顶盖平板13、压缩机保护罩14、发泡保温层15、发泡外壳16、制冷盘管17、密封圈18。

主压缩机11和备用压缩机12装配在顶盖平板13的上表面，顶盖平板13上安装有压缩机保护罩14罩住主压缩机11和备用压缩机12，顶盖平板13为玻璃钢或者其它非金属材质，顶盖平板13下表面装有铝合金材质的发泡外壳16，在顶盖平板13和发泡外壳16形成的空腔内全部填充聚氨酯通过模具高压发泡，形成发泡保温层15。

制冷盘管17埋入发泡保温层15，并且制冷盘管17与发泡外壳16的下表面紧密贴合。

压缩机可以是自复叠系统，也可以是两级复叠系统，还可以是斯特林制冷系统，制冷温度区间为-60～-86℃。

如图3所示：

罐体2为敞口结构，内罐体22和外罐体21之间形成真空夹层，内部设有一根不锈钢材质的供液管25，供液管25一端通往外罐体21的外部通过电磁阀26连接到液氮补给罐上，另一端通往内罐体22的内部，内罐体22的直径等于顶端开口尺寸，罐体2的侧面设有一个生物样本出入的小口23，通过内部的自动化机构将生物样本从小口23取入送出，小口23设有电动开关的密封门24。

在断电情况下，通过供液管25往真空罐的内罐体22内部喷射液氮蒸汽辅助制冷，为了保证喷出的一定是气化后的液氮，在电磁阀26的后端设有温度传感器，检测到温度一旦低于-190℃立即关闭电磁阀，一旦高于-100℃立即打开电磁阀26。

顶盖1通过螺栓固定在罐体2的上表面，顶盖1的发泡外壳16插入内罐体22的顶端开口，顶盖平板13和罐体2之间有密封圈18作为密封，防止水蒸气从缝隙内进入罐体2内部。

如图4所示：

位于内罐体22内的导冷环3材质为铝合金或者其它导热系数高的金属材质，为多翅片式圆筒结构，顶部紧密贴合装配在顶盖1的的底部，也即顶抵发泡外壳16的底部，让冷量通过导冷环3传递到真空罐的内部各处，形成更加均衡的温度场。

如图5所示：

刮板环4的环体42与导冷环3同心并紧密配合，刮板环4的材质为聚四氟乙烯等耐低温自润滑材质，刮板环4上有若干根竖直方向的手柄41，手柄41穿透顶盖1，人工操作手柄41上下方向移动刮板环4，环体42可以刮去导冷环3上可能存在的霜。

如图6所示：

罐体2内安装的旋转货架51围绕中心轴旋转；罐体2内安装的上下运动的铲盘机构52不会跟随旋转货架转动，铲盘53在铲盘机构52上前后运动。

以上运动均由现有的电机连接驱动。

三个维度的机构运动，能够让铲盘53从旋转货架51的任一位置转移生物样本至另一位置，也能从罐体2侧面的小口23转移生物样本至旋转货架51的任一位置。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。