CN203719292U - 具有复合绝热材料的超低温冷藏机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及超低温冷冻设备技术领域，特指一种具有复合绝热材料的超低温冷藏机。该具有复合绝热材料的超低温冷藏机包括：箱体和制冷装置，所述的箱体的箱壁内设置有复合绝热材料，该复合绝热材料至少包括发泡材料和气凝胶毡。所述的复合绝热材料还包括有真空隔热板。本实用新型箱壁内设置的复合绝热材料由真空绝热板、发泡材料和气凝胶毡，该气凝胶毡相对于传统的发泡材料具有更好的保温隔热效果，所以可以进一步的降低箱壁的厚度。同时气凝胶毡直接附着在向壁内层的外面，其将直接接触冷藏机内的冷冻空间，由于气凝胶的导热率随着温度的降低而降低，这样对于冷藏机产品而言是非常有利的，在低温环境下，可以更进一步的阻止外部热量传导至冷藏机内。

Description

具有复合绝热材料的超低温冷藏机

技术领域：

本实用新型涉及超低温冷冻设备技术领域，特指一种具有复合绝热材料的超低温冷藏机。

背景技术：

在目前的生物、医药等行业领域，通常需要对生物样本进行存储，比如科研院校、涉及生命科学的实验室、医院、药厂、生物技术公司等等，都需要在工作、生产中使用生物样本。通常这些生物样本是放置在冷冻设备中。这种冷冻设备区别于一般的冰箱、冷库等常规冷冻设备，其工作时的存储温度可能低至零下86摄氏度，只有在超低温环境下，这些生物样本才可能得到较长时间的存储。这种冷冻设备通常被称之为超低温冷藏机，或者超低温冷冻柜等。

目前传统的超低温冷冻设备一般采用两个级联的压缩机制冷系统，以获得更低制冷效果。除了制冷系统，所述的冷冻设备还必须具有足够好的保温效果，以防止冷冻设备外部的热量与内部进行热交换，影响设备的制冷效果。通常目前的超低温冷冻设备的箱壁都采用复合绝热材料，通常是在箱壁内填充聚氨酯发泡材料作为保温层。由于超低温冷冻设备内部与外部之间存在巨大的温差，所以如果要求冷冻设备的保温效果达到要求，必须要求所填充的聚氨酯发泡材料足够的厚。这样就将导致冷冻设备的体积过于庞大，并且其内部的冷冻存储空间相对于整个设备的体积而言使用效率较低。

为了解决上述问题，一些生产厂家提出过许多改进的技术方案，例如在聚氨酯发泡材料中增加真空隔热板(VIP)，这种真空隔热板相对于传统的聚氨酯发泡材料具有更加良好的保温效果，并且其厚度较薄。见专利号为6128914的美国实用新型专利说明书，其就提出了这样一种技术方案。该技术方案中冷藏机的隔热材料使用了真空隔热板和发泡材料的复合材料，即在箱体的箱壁的间隙内填充发泡材料，并且真空隔热板也插入该发泡材料中。这种技术方案相对于传统的产品确实具有很大的进步，其降低了产品的壁厚，并且并没有降低产品的保温性能。

本申请人作为一家专业生产超低温冷冻设备的企业，一直也在解决如何在尽可能降低产品壁厚的前提下，进一步提高产品的保温性能，经过发明人不断的实验，终于提出以下技术方案。

实用新型内容：

本实用新型所要解决的技术问题就在于克服传统产品所存在的体积较大的不足，提供一种具有复合绝热材料的超低温冷藏机，本超低温冷藏机的壁厚在同等条件下，具有更好的保温效果。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了下述技术方案：该具有复合绝热材料的超低温冷藏机包括：箱体和制冷装置，所述的箱体的箱壁内设置有复合绝热材料，该复合绝热材料至少包括发泡材料和气凝胶毡。

进一步而言，所述的复合绝热材料还包括有真空隔热板。

进一步而言，上述技术方案中，所述的箱体包括：构成箱体内部冷冻空间的主体和连接在主体上并与之配合的盖体。

进一步而言，上述技术方案中，所述的主体由内层和外层构成，并且在内层与外层之间具有供所述复合绝热材料填充的夹层空间。

进一步而言，上述技术方案中，所述的盖体由壳体和填充于壳体内的复合绝热材料构成。

进一步而言，上述技术方案中，所述的真空隔热板固定于外层的内壁，所述的气凝胶毡固定在内层的外壁，内层和外层之间的其他空间填充发泡材料。

进一步而言，上述技术方案中，所述真空隔热板固定于壳体外侧面的内壁，所述的气凝胶毡固定在壳体内侧面的内壁，壳体内的其他空间填充发泡材料。

进一步而言，上述技术方案中，所述气凝胶毡是以玻璃纤维为基材，气凝胶附着于玻璃纤维上。

进一步而言，上述技术方案中，所述的气凝胶为无定形二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶的任意一种或者二者的组合；所述发泡材料采用聚氨酯发泡材料。

进一步而言，上述技术方案中，所述制冷装置位于箱体下方的工作舱内。

采用上述技术方案后，本实用新型与现有技术相比较具有如下有益效果：本实用新型箱壁内设置的复合绝热材料由真空绝热板、发泡材料和气凝胶毡，该气凝胶毡相对于传统的发泡材料具有更好的保温隔热效果，所以可以进一步的降低箱壁的厚度。同时气凝胶毡直接附着在向壁内层的外面，其将直接接触冷藏机内的冷冻空间，由于气凝胶的导热率随着温度的降低而降低，这样对于冷藏机产品而言是非常有利的，在低温环境下，可以更进一步的阻止外部热量传导至冷藏机内，对冷藏机内的超低温冷冻环境形成良好的隔绝效果。

附图说明：

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1中A-A的剖视图；

图3是本实用新型实施例1与传统产品的在升温状态下的保温效果对比曲线图；

图4是本实用新型实施例1与传统产品的在降温状态下的保温效果对比曲线图。

附图标记说明：

具体实施方式：

下面结合具体实施例和附图对本实用新型进一步说明。

见图1、2所示，这是本实用新型的一个具体实施例，本实施例中超低温冷藏机为立式冷藏机，其包括箱体1和制冷装置2。箱体1作为冷藏机的冷冻空间，其包括：构成箱体1内部冷冻空间的主体11和连接在主体11上并与之配合的盖体12，通过主体11与盖体12的配合形成一个密闭的冷冻空间。

在箱体1的下方设置有一个工作舱20，所述的制冷装置2就设置于该工作舱20内，通过制冷创制对箱体1内工作环境进行制冷，使之保持在超低温的工作环境。本实用新型中的制冷装置2采用两个级联的压缩机制冷系统。工作舱20固定在箱体1下方，并对箱体1提供支撑。

箱体1的主体11以及盖体12均采用钢板制作，具体而言，所述的主体11由内层111和外层112构成，内层111和外层112均采用钢板制作，在内层111与外层112之间形成有一个夹层空间，该夹层空间中填充有复合绝热材料。

同样，所述的盖体12是由钢板制作形成一个中空的壳体120，在壳体120内填充与箱体1中相同的复合绝热材料。

上述的复合绝热材料由真空隔热板3、发泡材料4和气凝胶毡5构成的复合绝热材料。

所述的真空隔热板3即VIP（Vacuum Insulation Panel），这是真空保温材料中的一种，真空隔热板一般是由填充芯材与真空保护表层复合而成。由于其内部采用真空处理，其可以有效地避免空气对流引起的热传递，因此导热系数可大幅度降低。这种材料目前已经被广泛使用者冰箱、冷冻设备中。

本实用新型中的发泡材料4采用聚氨酯发泡材料，采用聚氨酯泡沫是因为其导热系数低，其不仅可以作为隔热材料，并且其固化后还可起到粘接功效，将真空隔热板3和气凝胶毡5牢固的粘接固定，形成固化的复合绝热材料。

本实用新型相对于现有技术的一个改进就是增加了气凝胶毡5作为隔热材料。气凝胶（aerogel）是一种超轻的、以气体为分散介质的具有三维网络结构的多孔性凝聚态物质，即凝胶的空间网状结构中充满的介质是气体，其外表呈固体状。气凝胶的密度非常低，可达到3kg/每立方米。目前的气凝胶种类较多，具有单组分的气凝胶，例如二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶，氧化钛气凝胶等，也有多组分气凝胶，例如二氧化硅与氧化铝气凝胶等，还有有机气凝胶等。本实用新型的气凝胶毡5中所采用的气凝胶为无定形二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶的任意一种或者二者的组合。该气凝胶毡5是以玻璃纤维为基材，气凝胶附着于玻璃纤维上。这样所制作处的气凝胶毡的厚度在3-10mm之间，其密度约为200g/m2。

见图1、2所示，对于箱体1而言，所述的真空隔热板3附着固定在外层112的内壁上，所述的气凝胶毡5固定在内层111的外壁，可通过包裹缠绕的方式将整个内层111的外壁包裹一层气凝胶毡5，其他空间均填充聚氨酯发泡材料4，待聚氨酯发泡材料4固化后，在箱体1主体11的夹层空间形成一个固化的复合绝热材料。

同样，对于盖体12而言，所述真空隔热板3固定于壳体120外侧面的内壁，所述的气凝胶毡5固定在壳体120内侧面的内壁，其余空间填充聚氨酯发泡材料4。

之所以采用上述结构，这是因为气凝胶自身所具有的导热率特性所决定的。见下表所示，这是对本实用新型气凝胶毡5在不同温度下的导热率的测试结果。

由上述的表格可以看出，本实用新型的气凝胶毡5的导热系数是随着温度升高而升高，在超低温工作时，其导热系数降至最低。所以本实用新型中将气凝胶毡5放置在最贴近冷藏机的内部冷冻环境，可以进一步的降低热量传导，提高保温效果。

见图3、4所示，将本实用新型上述实施例1与现有的同类传统产品进行对比，本实施例1中所采用的结构与上述所述的结构类似，所不同的是，本为了更好的测试气凝胶毡5所起到的功效，本实施例1的复合绝热材料中没有使用真空隔热板3。所进行测试的传统产品的隔热材料采用聚氨酯发泡材料。在进行测试过程中，首先对两组产品分别进行加热测试，结果见图3所示。相同条件下，传统产品在由低升高的过程中（如由-80℃升高到-10℃），其需要的时间相对于本实施例1快，这说明本实施例1相对于传统产品可以具有更好的隔热效果。

在对两组产品分别进行制冷测试，结果见图4所示。相同条件下，传统产品在由高降低的过程中（如由-10℃降低到-80℃），其需要的时间相对于本实施例1慢，这说明本实施例1相对于传统产品可以具有更好的低温保温效果。

由上述测试可以看出，在超低温冷藏机的复合绝热材料中使用气凝胶毡5是非常有利于超低温保温的，其不仅可以进一步减缓温度的升高的时间，并且可有效降低温度下降的时间，这在低温冷冻设备中应用是非常恰当和有效的。

当然，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并非来限制本实用新型实施范围，凡依本实用新型申请专利范围所述构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本实用新型申请专利范围内。

Claims (9)

1.具有复合绝热材料的超低温冷藏机，包括：箱体（1）和制冷装置（2）其特征在于，所述的箱体（1）的箱壁（10）内设置有复合绝热材料，该复合绝热材料至少包括发泡材料（4）和气凝胶毡（5）。 

2.根据权利要求1所述的具有复合绝热材料的超低温冷藏机，其特征在于：所述的复合绝热材料还包括有真空隔热板（3）。 

3.根据权利要求2所述的具有复合绝热材料的超低温冷藏机，其特征在于：所述的箱体（1）包括：构成箱体（1）内部冷冻空间的主体（11）和连接在主体（11）上并与之配合的盖体（12）。 

4.根据权利要求3所述的具有复合绝热材料的超低温冷藏机，其特征在于：所述的主体（11）由内层（111）和外层（112）构成，并且在内层（111）与外层（112）之间形成有供所述复合绝热材料填充的夹层空间。 

5.根据权利要求4所述的具有复合绝热材料的超低温冷藏机，其特征在于：所述的盖体（12）由壳体（120）和填充于壳体（120）内的复合绝热材料构成。 

6.根据权利要求4所述的具有复合绝热材料的超低温冷藏机，其特征在于：所述的真空隔热板（3）固定于外层（112）的内壁，所述的气凝胶毡（5）固定在内层（111）的外壁，内层（111）和外层（112）之间的其他空间填充发泡材料（4）。 

7.根据权利要求5所述的具有复合绝热材料的超低温冷藏机，其特征在于：所述真空隔热板（3）固定于壳体（120）外侧面的内壁，所述的气凝胶毡（5）固定在壳体（120）内侧面的内壁，壳体（120）内的其他空间填充发泡材料（4）。 

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的具有复合绝热材料的超低温冷藏机， 其特征在于：所述气凝胶毡（5）是以玻璃纤维为基材，气凝胶附着于玻璃纤维上。 

9.根据权利要求8所述的具有复合绝热材料的超低温冷藏机，其特征在于：所述制冷装置（2）位于箱体（1）下方的工作舱（20）内。