CN113970941A - 一种程序降温仪及降温方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种程序降温仪及降温方法，程序降温仪包括箱体、气氮喷射部、风扇、加热板以及控制器；箱体内形成有连通的存储腔和安装腔，箱体内还形成有回风通道，回风通道的一端与存储腔连通，另一端与安装腔连通；气氮喷射部设于安装腔内，用于向存储腔提供气态氮；风扇设于安装腔内，用于将气氮喷射部产生的气态氮吹送至存储腔内；加热板设于存储腔和安装腔之间，加热板上设有多个均匀布置的第一通气孔；控制器分别与气氮喷射部、风扇以及加热板通信。该程序降温仪能够提高存储腔内温度场的均匀性和降温速率的稳定性。

Description

一种程序降温仪及降温方法

技术领域

本发明涉及低温存储技术领域，尤其涉及一种程序降温仪及降温方法。

背景技术

液氮程序降温仪通过向存储空间内提供气态氮而达到降温的效果，以提供低温存储环境。现有设备中，向存储空间内提供的气态氮往往分布不均匀，导致存储空间内的温度场分布不均匀；同时，由于液氮流量回撤不及时等原因会造成降温速率不稳定。温度场的不均匀和降温速率的不稳定，会严重影响存储物品的存储有效性，降低了液氮程序降温仪的低温存储效果。

本背景技术所公开的上述信息仅仅用于增加对本申请背景技术的理解，因此，其可能包括不构成本领域普通技术人员已知的现有技术。

发明内容

针对背景技术中指出的问题，本发明提供一种程序降温仪及降温方法，提高存储腔内温度场的均匀性和降温速率的稳定性。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：

本发明提供一种程序降温仪，包括：

箱体，其内形成有连通的存储腔和安装腔，所述箱体内还形成有回风通道，所述回风通道的一端与所述存储腔连通，另一端与所述安装腔连通；

气氮喷射部，其设于所述安装腔内，用于向所述存储腔提供气态氮；

风扇，其设于所述安装腔内，用于将所述气氮喷射部产生的气态氮吹送至所述存储腔内；

加热板，其设于所述存储腔和所述安装腔之间，所述加热板上设有多个均匀布置的第一通气孔；

控制器，所述气氮喷射部、所述风扇以及所述加热板均与所述控制器通信。

本申请一些实施例中，所述回风通道包括独立的上回风通道和下回风通道，所述上回风通道位于所述存储腔和所述安装腔的上侧，所述下回风通道位于所述存储腔和所述安装腔的下侧。

本申请一些实施例中，所述存储腔与所述回风通道连通的位置处设有导风板，所述导风板上设有多个均匀布置的第二通气孔。

本申请一些实施例中，所述气氮喷射部为由同根管路环绕而成的多圈喷射环，所述喷射环的内周侧沿其周向方向设有多个出气孔，所述管路与外置的液氮罐连通。

本申请一些实施例中，沿所述管路内液氮的流动方向，靠近所述管路进液端的至少一圈所述喷射环上未设有所述出气孔。

本申请一些实施例中，所述管路的进液端设有电磁阀，所述电磁阀与所述控制器通信。

本申请一些实施例中，所述风扇设于所述气氮喷射部所围成的中空区域内或设于所述气氮喷射部的外部。

本申请一些实施例中，当所述存储腔内的降温速率达到系统设定范围值时，所述加热板开启。

本申请一些实施例中，所述程序降温仪还包括平衡阀，其用于平衡所述存储腔的内外压力。

本发明还提供一种应用如上所述的程序降温仪的降温方法，包括以下步骤：

设定待存储物品所需的初始温度T1、保持温度T2以及降温速率；

所述气氮喷射部和所述风扇开启，所述风扇将所述气氮喷射部产生的气态氮吹送至所述存储腔；

当所述存储腔内的温度降至所述初始温度T1时，将待存储物品放入所述存储腔内；

当所述存储腔的降温速率达到系统设定的所述降温速率时，所述加热板开启；

当所述存储腔内的温度降至所述保持温度T2时，所述气氮喷射部和所述风扇持续运行一定时间；

取出物品。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：

本申请所公开的程序降温仪中，控制器根据系统设定的参数可控制气氮喷射部喷射出的气态氮流量、风扇的运行速率、以及加热板的加热功率等，以满足不同的降温需求。降温程序启动，控制器控制气氮喷射部和风扇开启，气氮喷射部喷射出低温的气态氮，风扇将低温气态氮吹送至存储腔内，实现存储腔的降温，以为待存储的物品提供低温环境。气态氮在风扇的吹送作用下将经加热板上的第一通气孔到达储物腔内，均匀布置的第一通气孔对流经的气态氮起到均流作用，使气态氮流入存储腔内更加均匀，有助于提高存储腔内温度场的均匀性。降温时，当系统检测到存储腔内的降温速率达到系统设定值时，为了避免气氮喷射部中继续喷射的过量气态氮而导致降温速率过大，控制器自动控制加热板开启以进行辅助加热，平衡掉存储腔内多余的冷量，稳定存储腔内的降温速率，提高降温速率的稳定性。

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据实施例的程序降温仪的结构示意图；

图2为根据实施例的程序降温仪的气流循环示意图；

图3为根据实施例的程序降温仪的俯视结构示意图；

图4为根据实施例的加热板的结构示意图；

图5为根据实施例的程序降温仪的降温方法。

附图标记：

10-箱体，11-存储腔，12-安装腔，13-保温层；

20-门体，21-密封条，22-电磁锁；

30-气氮喷射部，31-喷射环，32-管路，33-电磁阀；

40-风扇；

50-加热板，51-第一通气孔；

60-导风板，61-第二通气孔；

70-回风通道，71-上回风通道，72-下回风通道；

80-平衡阀；

90-触摸显示屏。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖”、“横”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例一

参照图1至图3，本实施例中的程序降温仪主要包括箱体10、门体20、气氮喷射部30、风扇40、加热板20以及控制器（未图示）等组成部分。其中图1为了便于表示程序降温仪的内部结构，图1所示结构做了透视处理。

箱体10内形成有存储腔11和安装腔12，存储腔11与安装腔12连通。存储腔11用于放置待存储的物品，安装腔12为气氮喷射部30、风扇40等部件提供安装空间。

箱体10内还形成有回风通道70，回风通道70的一端与存储腔11连通，回风通道70的另一端与安装腔12连通。

在风扇40作用下，存储腔11内的气体可经回风通道70回流至安装腔12，再进入下一流动循环。

门体20与箱体10铰接，开启门体20可将存储腔11打开，关闭门体20可将存储腔11封闭。

气氮喷射部30设于安装腔12内，气氮喷射部30用于向存储腔11提供气态氮。低温的气态氮用于降低存储腔11内的温度。

风扇40设于安装腔12内，风扇40用于将气氮喷射部30产生的气态氮吹送至存储腔11内。

加热板50设于存储腔11和安装腔12之间，加热板50上设有多个均匀布置的第一通气孔51。

气氮喷射部30、风扇40以及加热板50均与控制器通信，控制器根据降温程序的运行阶段以及接收到的相关参数控制气氮喷射部30、风扇40以及加热板50等相关部件的启停。

控制器根据系统设定的参数，控制气氮喷射部30喷射出的气态氮流量、风扇40的运行速率、以及加热板50的加热功率等，以满足不同的降温需求。

降温程序启动，控制器控制气氮喷射部30和风扇40开启，气氮喷射部30喷射出低温的气态氮，风扇40将低温气态氮吹送至存储腔11内，实现存储腔11的降温，以为待存储的物品提供低温环境。

气态氮在风扇40的吹送作用下将经加热板50上的第一通气孔51到达储物腔11内，均匀布置的第一通气孔51对流经的气态氮起到均流作用，使气态氮流入存储腔11内更加均匀，有助于提高存储腔11内温度场的均匀性。

降温时，当系统检测到存储腔11内的降温速率达到系统设定值时，为了避免气氮喷射部30中继续喷射的过量气态氮而导致降温速率过大，控制器自动控制加热板50开启以进行辅助加热，平衡掉存储腔11内多余的冷量，稳定存储腔11内的降温速率，提高降温速率的稳定性。

本申请一些实施例中，箱体10的外层为发泡保温层13，以隔绝外部热量。

本申请一些实施例中，存储腔11的内壁为金属材质，比如不锈钢，以提高装置的耐用性。

存储腔11在降温过程中会产生液滴，不锈钢材质的存储腔11内壁也不容易生锈。

本申请一些实施例中，门体20也具有发泡保温层，以隔绝外部热量。

门体20朝向存储腔11的一侧设有气囊密封条21，以提高门体20关闭时的气密性，避免冷量泄露。

气囊密封条21可设置两条或多条，以进一步提高气密性。

门体20与箱体10之间通过电磁锁22进行锁合，电磁锁22与控制器通信，以实现门体20的自动开启和闭合。

本申请一些实施例中，参照图1和图2，回风通道70位于箱体保温层13和存储腔11以及安装腔12之间，回风通道70包括独立的上回风通道71和下回风通道72，上回风通道71和下回风通道72之间通过隔板（未图示）分隔开，隔板同时起到支撑回风通道70的作用，以提高装置的结构稳固性。

上回风通道71位于存储腔11和安装腔12的上侧，下回风通道72位于存储腔11和安装腔12的下侧。存储腔11内的一部分气体经上回风通道71回流至安装腔12，另一部分气体经下回风通道72回流至安装腔12。

本实施例中回风通道70的回风方式与传统结构中的回风方式不同，传统结构中采用的是同侧送风同侧回风的循环流动方式，而本实施例中上下两个回风通道的进风端与出风端相对设置，且上下两个回风通道相互隔离，有助于提高回风均匀性，提高温度场的均匀性。

本申请一些实施例中，存储腔11与回风通道70连通的位置处设有导风板60，导风板60上设有多个均匀布置的第二通气孔61。多个第二通气孔61对流经的气体起到均流作用，有助于提高回风均匀性，从而提高温度场的均匀性。

本实施例对第一通气孔51和第二通气孔61的具体形状不做具体限制，可以为方形孔、圆形孔、菱形孔等。图4以加热板50为例，第一通气孔51为方形孔。

本申请一些实施例中，气氮喷射部30为由同根管路32环绕而成的多圈喷射环31，喷射环31的内周侧沿其周向方向设有多个出气孔（未图示），管路32与外置的液氮罐连通。

液氮罐内的液态氮经管路32流入喷射环31内，液氮在喷射环31内加速流动的过程中发生气液分离，气态氮经出气孔喷射出。

多圈喷射环31紧靠，形成一个中空筒状结构，该中空筒状结构的两端贯通，气态氮经出气孔喷向中空筒状结构所围的内腔中，在风扇40的作用下，内腔中的气态氮即可流向存储腔11内。

多圈喷射环31的结构形式能够实现占用较小的体积就可提供较多的气态氮。多个出气孔均匀布设，有助于提高气体氮流出的均匀性。中空筒状结构也起到了气流增压作用，便于气态氮在风扇40的作用下流向存储腔11。

本申请一些实施例中，沿管路32内液氮的流动方向，靠近管路32进液端的至少一圈喷射环31上未设有出气孔。如此设置的原因在于，延长液态氮在管路32内的加速流动距离，保证从出气孔流出的都是气态氮，避免液态氮未完全达到气液分离态就从出气孔流出。由于液态氮的潜热大，如果液态氮进入到存储腔11内，会降低降温的均匀性和稳定性。

本实施例中，靠近管路32进液端的前两圈喷射环31上未设置出气孔。

本申请一些实施例中，管路32的进液端设有电磁阀33，电磁阀33与控制器通信。通过电磁阀33可控制液氮流量，进而控制存储腔11内的降温速率。

本申请一些实施例中，风扇40采用轴流风扇，风扇40具有两种设置方式，两种形式能够起到相同的技术效果。

第一种（此种方式未图示），风扇40设于气氮喷射部30所围成的中空区域内，也即，风扇40设于由多圈喷射环31所围成的中空筒状结构内。

此种方式有利于减小风扇40和气氮喷射部30所占用的体积，利于实现装置的结构紧凑性。

第二种，参照图2，风扇40设于气氮喷射部30的外部，也即，沿气流方向，风扇40设于由多圈喷射环31所围中空筒状结构的上游。

此种方式能够提高风扇40对气态氮的吹送作用，使气态氮都能够完全高效地被吹送至存储腔11内。

本申请一些实施例中，加热板50并不是一直开启的。在降温初始阶段，加热板50关闭。降温进行一段时间后，当存储腔11内的降温速率达到系统设定范围值时，加热板50开启，以避免气氮喷射部30中继续喷射的过量气态氮而导致降温速率过大，通过加热板50加热平衡掉存储腔11内多余的冷量，稳定存储腔11内的降温速率，提高降温速率的稳定性。

本申请一些实施例中，该程序降温仪还包括平衡阀80，当存储腔11内的压力过高时，通过平衡阀80泄压以平衡存储腔11的内外压力。

本申请一些实施例中，该程序降温仪还包括触摸显示屏90，触摸显示屏90可设于门体20或箱体10上，触摸显示屏90与控制器通信。

触摸显示屏90上可显示存储腔11内的温度、降温程序进度、液氮余量等信息，以便使用者及时获知设备的相关参数信息。

使用者还可通过触摸显示屏90设定相关参数，比如设定存储腔11的降温温度、降温速率等，以满足不同存储物品的存储需求。

不同的存储物品由于其本身的结构特性，不同存储物品所需的降温起始温度、降温保持温度以及降温速率等参数都是不尽相同的，以保持存储物品自身的结构特性，避免降温过程中所产生的冰晶破坏存储物品的结构特性。

本实施例中的程序降温仪可根据不同的存储物品运行不同的降温程序，控制器根据设定参数合理控制气氮喷射部30、风扇40、加热板50等部件的运行，使存储腔11内的温度场更加均匀、降温速率更加稳定。

实施例二

应用于实施例一所公开的程序降温方法，包括以下步骤：

设定待存储物品所需的初始温度T1、保持温度T2以及降温速率；

控制器控制气氮喷射部30和风扇40开启，根据预先设定的各降温参数，控制器控制气氮喷射部30喷射出的气态氮流量和风扇40的运行功率，风扇40将气氮喷射部30产生的气态氮吹送至存储腔11；

随着气态氮不断地流入存储腔11内，存储腔11内的温度不断降低，当存储腔11内的温度降至初始温度T1时，快速地打开门体20，将待存储物品放入存储腔11内，并快速地关闭门体20，避免冷量流失；

气氮喷射部30和风扇40持续运行，当存储腔11的降温速率达到系统设定的降温速率时，控制器控制加热板50开启，加热板50进行辅助加热；

当存储腔11内的温度降至系统设定的保持温度T2时，气氮喷射部30和风扇40持续运行一定时间，以保证待存储物品的外表面和内核都能够达到保持温度T2，避免内核温度偏高的现象；

打开门体20，取出物品。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种程序降温仪，其特征在于，包括：

箱体，其内形成有连通的存储腔和安装腔，所述箱体内还形成有回风通道，所述回风通道的一端与所述存储腔连通，另一端与所述安装腔连通；

气氮喷射部，其设于所述安装腔内，用于向所述存储腔提供气态氮；

风扇，其设于所述安装腔内，用于将所述气氮喷射部产生的气态氮吹送至所述存储腔内；

加热板，其设于所述存储腔和所述安装腔之间，所述加热板上设有多个均匀布置的第一通气孔；

控制器，所述气氮喷射部、所述风扇以及所述加热板均与所述控制器通信。

2.根据权利要求1所述的程序降温仪，其特征在于，

所述回风通道包括独立的上回风通道和下回风通道，所述上回风通道位于所述存储腔和所述安装腔的上侧，所述下回风通道位于所述存储腔和所述安装腔的下侧。

3.根据权利要求1所述的程序降温仪，其特征在于，

所述存储腔与所述回风通道连通的位置处设有导风板，所述导风板上设有多个均匀布置的第二通气孔。

4.根据权利要求1所述的程序降温仪，其特征在于，

所述气氮喷射部为由同根管路环绕而成的多圈喷射环，所述喷射环的内周侧沿其周向方向设有多个出气孔，所述管路与外置的液氮罐连通。

5.根据权利要求4所述的程序降温仪，其特征在于，

沿所述管路内液氮的流动方向，靠近所述管路进液端的至少一圈所述喷射环上未设有所述出气孔。

6.根据权利要求4所述的程序降温仪，其特征在于，

所述管路的进液端设有电磁阀，所述电磁阀与所述控制器通信。

7.根据权利要求4所述的程序降温仪，其特征在于，

所述风扇设于所述气氮喷射部所围成的中空区域内或设于所述气氮喷射部的外部。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的程序降温仪，其特征在于，

当所述存储腔内的降温速率达到系统设定范围值时，所述加热板开启。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的程序降温仪，其特征在于，

所述程序降温仪还包括平衡阀，其用于平衡所述存储腔的内外压力。

10.一种应用如权利要求1至9中任一项所述的程序降温仪的降温方法，其特征在于，包括以下步骤：

设定待存储物品所需的初始温度T1、保持温度T2以及降温速率；

所述气氮喷射部和所述风扇开启，所述风扇将所述气氮喷射部产生的气态氮吹送至所述存储腔；

当所述存储腔内的温度降至所述初始温度T1时，将待存储物品放入所述存储腔内；

当所述存储腔的降温速率达到系统设定的所述降温速率时，所述加热板开启；

当所述存储腔内的温度降至所述保持温度T2时，所述气氮喷射部和所述风扇持续运行一定时间；

取出物品。

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