CN218495405U - 制冷设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种制冷设备，该制冷设备包括泵液管路、制冷机和气液分离器。泵液管路的输入端适于与待冷却装置的输出端连通，泵液管路包括第一泵液管路及与第一泵液管路并联设置的第二泵液管路；制冷机的输入端与泵液管路的输出端连通，以用于产生冷量并将其与载冷剂进行热交换；气液分离器的输入端与制冷机的输出端连通；气液分离器，用于将载冷剂分离为气相载冷剂和液相载冷剂，以通过气相载冷剂或液相载冷剂冷却待冷却装置。

Description

制冷设备

技术领域

本实用新型涉及超低温制冷技术领域，尤其涉及一种制冷设备。

背景技术

现有超低温供冷技术中，一般采用液氮罐供冷，液氮吸热后排入环境中。

然而，现有技术的供冷状态为气液两相态，对环境要求极高的使用场合，影响使用对象的精确度，造成使用环境不稳定。具体而言，在一些应用场景中，液氮等液态载冷剂对低温电子显微镜的分辨率会造成干扰，纯气态的载冷剂更利于低温电子显微镜保持正常工作；而在另一些应用场景中，纯液态的载冷剂又更利于低温设备保持正常工作。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种制冷设备，旨在实现根据应用场合的不同需求，自主选择供冷状态，以解决制冷系统对使用环境造成干扰或引起使用环境不稳定的问题，并提高制冷适用性。

为实现上述目的，本实用新型提出一种一种制冷设备，包括：

泵液管路，所述泵液管路的输入端适于与待冷却装置的输出端连通，所述泵液管路包括第一泵液管路及与所述第一泵液管路并联设置的第二泵液管路；

制冷机，所述制冷机的输入端与所述泵液管路的输出端连通，以用于产生冷量并将其与载冷剂进行热交换；以及

气液分离器，所述气液分离器的输入端与所述制冷机的输出端连通，所述气液分离器的输出端设有并联的第一供冷管道和第二供冷管道，所述第一供冷管道和所述第二供冷管道均适于与所述待冷却装置的输出端连通；其中，所述第一供冷管道上设有第一阀门，所述第二供冷管道上设有第二阀门；

所述气液分离器，用于将所述载冷剂分离为气相载冷剂和液相载冷剂，以通过所述气相载冷剂或所述液相载冷剂冷却所述待冷却装置。

可选地，所述第一泵液管路包括第一载冷剂泵、回热器、第三阀门和第四阀门，所述回热器的冷端输入口适于与所述待冷却装置的输出端连通，所述回热器的冷端输出口与所述第一载冷剂泵的输入端连通；所述回热器的热端输入口与所述第一载冷剂泵的输出端连通，所述回热器的热端输出口与所述制冷机的输入端连通，所述第三阀门设于所述回热器的热端与所述第二泵液管路连通点之间的管道上，所述第四阀门设于所述回热器的冷端与所述第二泵液管路连通点之间的管道上；

所述回热器的冷端，用于加热所述载冷剂；所述回热器的热端，用于预冷却所述载冷剂。

可选地，所述第二泵液管路包括第二载冷剂泵，所述第二载冷剂泵的输入端适于与所述待冷却装置的输出端连通，所述第二载冷剂泵的输出端与所述制冷机的输入端连通。

可选地，所述制冷机与所述气液分离器之间的管道上设有温度传感器，以用于检测所述制冷机的输出端输出载冷剂的温度。

可选地，所述制冷设备还包括整体隔热装置，所述气液分离器、所述第二载冷剂泵、所述回热器、所述制冷机的冷端均设置于所述整体隔热装置内。

可选地，所述整体隔热装置为真空隔热箱或气凝胶隔热箱。

可选地，所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门和所述第四阀门均为电磁阀或手动阀。

可选地，所述制冷机为热声制冷机。

在本实用新型的技术方案中，该制冷设备包括泵液管路、制冷机和气液分离器；泵液管路的输入端适于与待冷却装置的输出端连通，泵液管路包括第一泵液管路及与第一泵液管路并联设置的第二泵液管路；制冷机的输入端与泵液管路的输出端连通，以用于产生冷量并将其与载冷剂进行热交换；气液分离器的输入端与制冷机的输出端连通，气液分离器的输出端设有并联的第一供冷管道和第二供冷管道，第一供冷管道和第二供冷管道均适于与待冷却装置的输出端连通；其中，第一供冷管道上设有第一阀门，第二供冷管道上设有第二阀门；气液分离器，用于将载冷剂分离为气相载冷剂和液相载冷剂，以通过气相载冷剂或液相载冷剂冷却待冷却装置。

若需采用气相供冷，则打开第一阀门，以使气相载冷剂通过第一供冷管道通入至待冷却装置；若需采用液相供冷，则打开第二阀门，以使液相载冷剂通过第二供冷管道通入至待冷却装置。

本实用新型通过上述方案，实现了可根据应用场合的不同需求，自主选择供冷状态，以解决制冷系统对使用环境造成干扰或引起使用环境不稳定的问题，并提高制冷适用性。并且，由于该供冷系统为封闭式循环，还解决了液氮罐供冷的载冷剂不能回收循环利用的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型制冷设备一实施例的结构示意图。

附图标号说明：

1、制冷设备；100、应用端；11、待冷却装置；10、泵液管路；20、制冷机；30、气液分离器；101、第一阀门；102、第二阀门；103、第三阀门；104、第四阀门；111、第一载冷剂泵；112、回热器；113、储罐；121、第二载冷剂泵；104、温度传感器；40、整体隔热装置。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种制冷设备，可适用于对需要在采用气态供冷的低温环境下工作的装置循环供应气态载冷剂，特别是低温电子显微镜；也可适用于对需要在采用液态供冷的低温环境下工作的装置循环供应液态载冷剂，此处不限。

参照图1，在本实用新型一实施例中，该制冷设备1包括泵液管路10、制冷机20和气液分离器30。泵液管路10的输入端适于与待冷却装置11的输出端连通，泵液管路10包括第一泵液管路及与第一泵液管路并联设置的第二泵液管路。制冷机20的输入端与泵液管路10的输出端连通，以用于产生冷量并将其与载冷剂进行热交换。气液分离器30的输入端与制冷机20的输出端连通，气液分离器30的输出端设有并联的第一供冷管道和第二供冷管道，第一供冷管道和第二供冷管道均适于与待冷却装置11的输出端连通。其中，第一供冷管道上设有第一阀门101，第二供冷管道上设有第二阀门102。气液分离器30，用于将载冷剂分离为气相载冷剂和液相载冷剂，以通过气相载冷剂或液相载冷剂冷却待冷却装置11。

该制冷设备1的应用端100可为具有供冷口的测试室，测试室内放置有低温电子显微镜等待冷却装置11。

需要说明，若需采用气相供冷，则打开第一阀门101，以使气相载冷剂通过第一供冷管道通入至待冷却装置11；若需采用液相供冷，则打开第二阀门102，以使液相载冷剂通过第二供冷管道通入至待冷却装置11。

本实施例中，第一泵液管路可包括气液管道及设于气液管道上的第一载冷剂泵111、回热器112、电磁阀和手动阀等部件。第二泵液管路可包括气液管道及设于气液管道上的第二载冷剂泵121等。此处，对第一泵液管路和第二泵液管路的具体结构不做限定。

本实施例中，制冷机20可采用热声制冷机或其他低温制冷机等，热声制冷机的内循环介质不限。制冷机20的制冷温度可为-100℃以下，特别是在制冷温度为-190℃左右时，气态载冷剂降温至-190℃左右，可以有效地解决液氮等液态载冷剂对低温电子显微镜的分辨率造成干扰的问题，能够使低温电子显微镜的性能达到较佳状态。

该制冷设备1的制冷机20为热声制冷机时，热声制冷机的散热端可设置散热件，散热件可以是风扇，也可是液冷件，或者是风冷与液冷的组合，此处不做限定。

本实用新型通过将泵液管路10的输入端适于与待冷却装置11的输出端连通，泵液管路10包括第一泵液管路及与第一泵液管路并联设置的第二泵液管路；制冷机20的输入端与泵液管路10的输出端连通，以用于产生冷量并将其与载冷剂进行热交换；气液分离器30的输入端与制冷机20的输出端连通，气液分离器30的输出端设有并联的第一供冷管道和第二供冷管道，第一供冷管道和第二供冷管道均适于与待冷却装置11的输出端连通；其中，第一供冷管道上设有第一阀门101，第二供冷管道上设有第二阀门102；气液分离器30，用于将载冷剂分离为气相载冷剂和液相载冷剂，以通过气相载冷剂或液相载冷剂冷却待冷却装置11，从而实现了可根据应用场合的不同需求，自主选择供冷状态，以解决制冷系统对使用环境造成干扰或引起使用环境不稳定的问题，并提高制冷适用性。并且，由于该供冷系统为封闭式循环，还解决了液氮罐供冷的载冷剂不能回收循环利用的问题。

另外，由于该制冷设备1采用并联设置的第一泵液管路和第二泵液管路，可分别开启输送载冷剂，也可同时开启输送载冷剂。在两管路同时开启时可以使载冷剂的流速大幅提升，进而提升该制冷设备1的制冷效果。而且，当其中一个管路出现故障时，另一管路仍然能够继续保持工作，减少停机维修的频率。

参考图1，在一实施例中，第一泵液管路包括第一载冷剂泵111、回热器112、第三阀门103和第四阀门104，回热器112的冷端输入口适于与待冷却装置11的输出端连通，回热器112的冷端输出口与第一载冷剂泵111的输入端连通；回热器112的热端输入口与第一载冷剂泵111的输出端连通，回热器112的热端输出口与制冷机20的输入端连通，第三阀门103设于回热器112的热端与第二泵液管路连通点之间的管道上，第四阀门104设于回热器112的冷端与第二泵液管路连通点之间的管道上；回热器112的冷端，用于加热载冷剂；回热器112的热端，用于预冷却载冷剂。

本实施例中，第一载冷剂泵111可为常规泵，第一阀门101、第二阀门102、第三阀门103和第四阀门104均为电磁阀和/或手动阀，此处不限。

本实施例中，第一载冷剂泵111的输入端管路上可设置储罐113，以用于存储载冷剂，能够稳定压力，有效地保障制冷循环的稳定性。

参考图1，在一实施例中，第二泵液管路可包括第二载冷剂泵121，第二载冷剂泵121的输入端适于与待冷却装置11的输出端连通，第二载冷剂泵121的输出端与制冷机20的输入端连通。

需要说明，第二载冷剂泵121可为低温泵。低温泵是利用低温表面冷凝气体的真空泵，又称冷凝泵。低温泵可以获得抽气速率最大、极限压力最低的清洁真空，广泛应用于半导体和集成电路的研究和生产，以及分子束研究、真空镀膜设备、真空表面分析仪器、离子注入机和空间模拟装置等方面。

本实施例中，可以先通过第一泵液管路进行载冷剂的输送，当供冷温度达到一定温度后，将第一泵液管路切换为第二泵液管路的第二载冷剂泵121进行载冷剂的输送，以加速载冷剂流动，从而使供冷温度以更快速率下降到目标温度，并减少第一泵液管路与第二泵液管路同时开启而造成的能耗损失，大幅地降低了制冷效率，节省了成本。

为了提升该制冷设备1的制冷精确性，参考图1，在一实施例中，制冷机20与气液分离器30之间的管道上设有温度传感器104，以用于检测制冷机20的输出端输出载冷剂的温度。

本实施例中，制冷系统可根据温度传感器104实时检测的供冷温度，及时地调整制冷机20的制冷温度，以使气相载冷剂或液相载冷剂的温度达到较佳值，以满足不同应用场景的需求。

值得一提的是，由于气相载冷剂的密度小于液相载冷剂的密度，在气液分离器30内，气相载冷剂会上升到气液分离器30的顶部，而液相载冷剂则处于气液分离器30的底部。因此，本实施例中，参考图1，第一供冷管道可与气液分离器30的上端连通，第二供冷管道可与气液分离器30的下端连通。如此，可以方便分别输送气相载冷剂和液相载冷剂，避免两种冷却介质混合在一起而影响待冷却装置11的性能。

参考图1，在一实施例中，该制冷设备1还可包括整体隔热装置40，气液分离器30、第二载冷剂泵121、回热器112、制冷机20的冷端均设置于整体隔热装置40内；整体隔热装置40可为真空隔热箱或气凝胶隔热箱等。

通过设置整体隔热装置40，提高了该制冷设备1的隔热效果，可以使其与外界热交换尽量减小。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种制冷设备，其特征在于，包括：

泵液管路，所述泵液管路的输入端适于与待冷却装置的输出端连通，所述泵液管路包括第一泵液管路及与所述第一泵液管路并联设置的第二泵液管路；

制冷机，所述制冷机的输入端与所述泵液管路的输出端连通，以用于产生冷量并将其与载冷剂进行热交换；以及

气液分离器，所述气液分离器的输入端与所述制冷机的输出端连通，所述气液分离器的输出端设有并联的第一供冷管道和第二供冷管道，所述第一供冷管道和所述第二供冷管道均适于与所述待冷却装置的输出端连通；其中，所述第一供冷管道上设有第一阀门，所述第二供冷管道上设有第二阀门；

所述气液分离器，用于将所述载冷剂分离为气相载冷剂和液相载冷剂，以通过所述气相载冷剂或所述液相载冷剂冷却所述待冷却装置。

2.如权利要求1所述的制冷设备，其特征在于，所述第一泵液管路包括第一载冷剂泵、回热器、第三阀门和第四阀门，所述回热器的冷端输入口适于与所述待冷却装置的输出端连通，所述回热器的冷端输出口与所述第一载冷剂泵的输入端连通；所述回热器的热端输入口与所述第一载冷剂泵的输出端连通，所述回热器的热端输出口与所述制冷机的输入端连通，所述第三阀门设于所述回热器的热端与所述第二泵液管路连通点之间的管道上，所述第四阀门设于所述回热器的冷端与所述第二泵液管路连通点之间的管道上；

所述回热器的冷端，用于加热所述载冷剂；所述回热器的热端，用于预冷却所述载冷剂。

3.如权利要求2所述的制冷设备，其特征在于，所述第二泵液管路包括第二载冷剂泵，所述第二载冷剂泵的输入端适于与所述待冷却装置的输出端连通，所述第二载冷剂泵的输出端与所述制冷机的输入端连通。

4.如权利要求3所述的制冷设备，其特征在于，所述制冷机与所述气液分离器之间的管道上设有温度传感器，以用于检测所述制冷机的输出端输出载冷剂的温度。

5.如权利要求4所述的制冷设备，其特征在于，所述制冷设备还包括整体隔热装置，所述气液分离器、所述第二载冷剂泵、所述回热器、所述制冷机的冷端均设置于所述整体隔热装置内。

6.如权利要求5所述的制冷设备，其特征在于，所述整体隔热装置为真空隔热箱或气凝胶隔热箱。

7.如权利要求2所述的制冷设备，其特征在于，所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门和所述第四阀门均为电磁阀或手动阀。

8.如权利要求1所述的制冷设备，其特征在于，所述制冷机为热声制冷机。

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