技术领域
[0001] 本发明涉及低温存储技术领域，特别涉及一种超低温存储系统。
相关背景技术
[0002] 低温存储罐是一种用于储存低温介质的容器。现有的低温存储罐通常由内壳和外壳构成，内壳和外壳之间隔一层真空夹层，内壳外层镀银。低温介质储存在内壳中。但是低温存储罐内的低温介质液相稳定性差，液体介质易挥发，低温存储罐存储低温介质的时间有限，不能长期存放液相的低温介质。
具体实施方式
[0027] 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，所描述的实施例仅仅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做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。
[0028] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0029] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0030] 此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0031] 实施例1
[0032] 本实施例提供一种超低温存储系统，如图1所示，超低温存储系统包括制冷主机1和低温存储罐2。制冷主机1包括泵12、第一制冷机16和第二制冷机14。泵12用于驱动载冷剂流通；第一制冷机16用于对载冷剂预冷；第二制冷机14用于对载冷剂制冷，流出第二制冷机14的载冷剂为降温后的载冷剂；泵12的载冷剂出口与第一制冷机16的载冷剂入口连通，第一制冷机16的载冷剂出口与第二制冷机14的载冷剂入口连通。低温存储罐2包括用于存储低温介质的内壳21、包裹于内壳外周的外壳22、以及设于内壳和外壳之间的供载冷剂在其内流动的换热管路23。第二制冷机14的载冷剂出口与换热管路23的载冷剂入口连通，换热管路23的载冷剂出口与泵12的载冷剂入口连通，流经换热管路23的载冷剂与低温存储罐2内储存的介质热交换。第二制冷机14的散热端水冷、风冷方式不限，第二制冷机14内循环介质不限。
[0033] 本实施例中，通过设置泵来实现驱动载冷剂流通，使超低温存储系统控制简单；通过设置第一制冷机，使载冷剂在进入第二制冷机前先进行预冷，能够提高第二制冷机的制冷效果；通过设置第二制冷机其冷端产生冷量与流经第二制冷机的载冷剂热交换，降温后的载冷剂流经低温存储罐的换热管路，低温的载冷剂与低温存储罐内储存的介质热交换，低温存储罐内介质降温，能够减小介质的挥发，增加低温存储罐的低温存储时间，减少存储介质的浪费。
[0034] 进一步地，所述制冷主机1还包括气液分离器15，所述第二制冷机14的载冷剂出口与所述气液分离器15的入口连通，所述气液分离器15的出气口151和出液口152分别与所述换热管路23的载冷剂入口连通。降温后的载冷剂可能为气液混合状态，气液分离器15用于对降温后的载冷剂气液分离，分离的液相载冷剂和气相载冷剂分别流到换热管路23作用。本实施例中，第二制冷机14与换热管路23连通的管路上设有气液分离器15，气液分离器15能够分离出液相的载冷剂和气相的载冷剂，液相载冷剂和气相载冷剂按需分别进入换热管路23供冷，能够解决载冷剂对使用环境造成干扰、引起使用环境不稳定的问题。
[0035] 进一步地，所述制冷主机还包括回热器13，所述回热器13的过冷入口与所述泵12的载冷剂出口连通，所述回热器13的过冷出口与所述第一制冷机16的载冷剂入口连通，所述回热器的过热入口与所述换热管路的载冷剂出口连通，所述回热器的过热出口与所述泵的载冷剂入口连通。本实施例中，通过设置回热器，能够使回流的载冷剂蒸汽过热，使进行制冷的载冷剂液体过冷，能够在杜绝载冷剂回气带液问题发生的同时提高实现载冷剂液体的过冷度，从而提升超低温存储系统的能效。
[0036] 进一步地，所述制冷主机1还包括储罐11，所述储罐11的载冷剂出口与所述泵12的载冷剂入口连通，所述回热器13的过热出口与所述储罐11的载冷剂入口连通。储罐11用于储存载冷剂，载冷剂可以为气态、液态或气液混合状态。本实施例中，通过设置储罐11，使载冷剂在储罐11内停留后再进入泵12，能够提高超低温存储系统的稳定性；超低温制冷系统为封闭式循环，经换热管路23升温后的载冷剂回收到储罐11内，能够实现载冷剂回收循环利用。
[0037] 进一步地，制冷主机1还包括隔热装置17，回热器13、气液分离器15、第二制冷机14的冷端、第一制冷机16的冷端和相关的连接管路均设于隔热装置17内。隔热装置17可以是真空隔热或者气凝胶隔热等。本实施例设置隔热装置17，能够减少与外界热交换，减小外界对载冷剂制冷过程的影响。
[0038] 进一步地，气液分离器15与换热管路23连通的管路上分别设有控制阀18。控制阀18用于控制对应管路的启闭。控制阀18也设于隔热装置17内。气液分离器15的出液口152处控制阀18开启时，其出气口151处的控制阀18关闭；气液分离器15的出液口152处控制阀18关闭时，其出气口151处的控制阀18开启。
[0039] 可选地，换热管路23可以为由导热材料制成的盘管，盘管螺旋固定缠绕在内壳和外壳之间。降温后的载冷剂流入换热管路23后能够与低温存储罐2内的介质热交换，介质降温，载冷剂升温。本申请对换热管路23的具体结构不作限制。
[0040] 可选地，盘管的下端接口为换热管路23的载冷剂入口，该处通过总管路和两个分支管路分别与气液分离器15的出液口152和出气口151连通；盘管的上端接口为换热管路23的载冷剂出口，该接口与回热器13的过热进口连通。
[0041] 可选地，第二制冷机142采用低温制冷剂，例如热声制冷机。
[0042] 本实施例的工作过程：
[0043] 超低温存储系统接收启动命令，启动泵12；第一制冷机16启动；第二制冷机14启动；
[0044] 载冷剂流向：储罐11中的载冷剂经泵12驱动进入回热器13过冷被预冷却，经过回热器13的载冷剂进入第一制冷机16，第一制冷机16对载冷剂再预冷后进入第一制冷机16，第一制冷机16的冷端产生冷量与载冷剂进行热交换；载冷剂降温后进入气液分离器15；分离后的液相载冷剂和气相载冷剂分别进入低温存储罐2，经换热管路23与低温存储罐2中被冷却的介质进行换热，介质降温，载冷剂升温；载冷剂吸热后回流经回热器13过热后至储罐11，再次被循环利用；
[0045] 超低温存储系统接收关机指令后：关闭第二制冷机14；关闭第一制冷机16；关闭泵12。
[0046] 实施例2
[0047] 本实施例提供一种超低温存储系统，如图2所示，本实施例与实施例1的区别在于第一制冷机16的设置位置，本实施例的第一制冷机16设于泵12和回热器13之间。第一制冷机16的载冷剂入口与泵12的载冷剂出口连通，第一制冷机16的载冷剂出口与回热器13的过冷进口连通。其他结构相同。第一制冷机16的设置位置视系统载冷剂不同或工作温区不同做适应性选择。
[0048] 本实施例的工作过程：
[0049] 超低温存储系统接收启动命令，启动泵12；第一制冷机16启动；第二制冷机14启动；
[0050] 载冷剂流向：储罐11中的载冷剂经泵12驱动进入第一制冷机16预冷却，经过第一制冷机16的载冷剂进入回热器13过冷被再次预冷却，流出回热器13的载冷剂进入第一制冷机16，第一制冷机16的冷端产生冷量与载冷剂进行热交换；载冷剂降温后进入气液分离器15；分离后的液相载冷剂和气相载冷剂分别进入低温存储罐2，经换热管路23与低温存储罐
2中被冷却的介质进行换热，介质降温，载冷剂升温；载冷剂吸热后回流经回热器13过热后至储罐11，再次被循环利用；
[0051] 超低温存储系统接收关机指令后：关闭第二制冷机14；关闭第一制冷机16；关闭泵12。
[0052] 最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
