【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及冻存设备，具体涉及一种小型的制氮冻存一体化装置。
技术介绍
1、在生物学、医学等领域，通常将生物样本放置在液氮罐内，利用液氮蒸发的低温进行冻存。这样，液氮罐在首次使用时，需要充装一定量的液氮；同时，生物样本在长时间冻存的过程中，液氮罐内的液氮会逐渐损耗，所以需要定期补充液氮。因此，液氮冻存装置往往需要配备稳定的液氮供给源。但是，对于一些冻存量较小的场所或偏远地区，定期少量地补充液氮极不方便。
2、为此，中国专利cn116105417a提供了一种自动加液/自维持液氮生物保存容器，在液氮罐内部设有补液罐，为样本储存空间补充液氮，同时罐顶设有制冷机组，将补液罐挥发的氮气冷凝成液氮并返回补液罐中，以减缓液氮损耗速度。但该装置内置于补液罐中，减小了有效冻存空间，且维修和更换组件难度大；同时，补液罐只能起到延长续航的作用，不能制备液氮，仍然需要从外界获取液氮；另外，制冷机的成本相对较高。
3、中国专利cn106081363b也提出了一种液氮零损耗生物样本低温储存装置，包括储存筒、冷凝换热器、氮气瓶、液氮补充装置，该装置还提供了两种补液方式，一种是通过液氮补充装置从外界直接对储存筒输入液氮，另一种是用氮气瓶向储存筒充入氮气，再由制冷机将氮气冷凝成液氮，以此实现液氮补充功能。但这一设计无法制备氮气，仍然需要额外提供氮源，且先充氮气再冷凝成液氮这一补液方式会让储存筒内样本储存环境出现剧烈升温，影响样本活性；也同样存在着装置成本较高的问题。
4、因此，目前缺乏一种无需液氮源，具有制备和液化氮气功能，
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种具有制备氮气和液化氮气功能，具有较大冻存空间且成本低廉的小型冻存装置。
2、为实现上述内容，本专利技术提供如下技术方案：
3、本专利技术提供了一种小型的制氮冻存一体化装置，包括液氮罐、制氮装置和制冷装置；液氮罐外侧壁上固连有柜体。制氮装置包括依次连接的空气压缩机、过滤器、膜吸附器、氮气储罐和蒸发器，蒸发器与液氮罐连接。制冷装置包括高温级制冷回路和低温级制冷回路，高温级制冷回路由依次连通的压缩机一、冷凝器一、节流装置一和预冷器组成，预冷器与压缩机一连通。低温级制冷回路由第一降温段、第二降温段、第三降温段和蒸发回流段组成；第一降温段包括依次连通的压缩机二、冷凝器二、预冷器的高温侧通道、回热器和气液分离器一。第二降温段包括依次连通的气液分离器一气相出口、冷凝蒸发器一、气液分离器二。第三降温段包括依次连通的气液分离器二气相出口、冷凝蒸发器二、节流装置四。蒸发回流段由节流装置四出口、蒸发器低温侧通道、冷凝蒸发器二低温侧通道、冷凝蒸发器一低温侧通道、回热器低温侧通道和压缩机二进口依次连通组成。气液分离器一液相出口、节流装置二、冷凝蒸发器一低温侧通道顺序连通；气液分离器二液相出口、节流装置三、冷凝蒸发器二低温侧通道顺序连通。
4、进一步的，回热器、冷凝蒸发器一、冷凝蒸发器二、气液分离器一、气液分离器二、节流装置二、节流装置三、节流装置四集成布置在真空制冷仓内，以减小冷量的损失，并有助于实现装置的小型化。
5、进一步的，高温级制冷回路、压缩机二、冷凝器二、真空制冷仓、膜吸附器、氮气储罐和蒸发器集成布置在柜体内部，空气压缩机和过滤器设置在柜体一侧。
6、进一步的，还包括控制器和检测组件，控制器设置于液氮罐顶部，控制器与检测组件、制冷装置、制氮装置和液氮罐信号连接；检测组件包括设置于液氮罐内的压力检测元件、温度检测元件和液位检测元件，用于对冻存环境进行监控。检测组件还包括设置于制冷装置内的压力检测元件、温度检测元件和设置于制氮装置内的压力检测元件，用于对装置的工作状况进行监控。
7、进一步的，高温级制冷回路内充装有高沸点的制冷工质，低温级制冷回路内充装有不同沸点组合的多元混合制冷工质。高温级制冷回路内的制冷工质和低温级制冷回路内的制冷工质通过预冷器进行换热，以实现对低温级制冷工质的预冷。
8、进一步的，过滤器可除去空气中的灰尘、油雾、水分等杂质，以制备清洁干燥的空气。
9、进一步的，膜吸附器采用分子膜分离氮气，可直接从空气中分离制备氮气。节流装置一、节流装置二、节流装置三和节流装置四均为毛细管节流，有助于减小装置体积。冷凝器一和冷凝器二均采用风冷方式，以方便操作。
10、本专利技术的有益效果在于：
11、（1）仅依靠电能制备液氮，即插即用，无需首次加入液氮，更无需长期的液氮源供给，降低传统液氮冻存的低温维持成本，提供更稳定更方便的深冷冻存环境，尤其适用于有间歇冻存需求的场合；
12、（2）采用分子膜制氮和两级自复叠制冷的方式来制取液氮，不仅实现了氮源的自供给，而且相比采用制冷机的制冷装置，具有设备简单、成本低廉、易于维护等优点；
13、（3）将多个低温元器件集成设置在真空制冷仓内，既减少了热损失，提高了冷能的有效利用率，也大大缩小了装置体积；
14、（4）制氮装置和制冷装置设置在液氮罐外部，可以保证足够的冻存空间。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种小型的制氮冻存一体化装置，其特征在于，包括液氮罐（20）、制氮装置和制冷装置；所述液氮罐（20）外侧壁上固连有柜体（22）；
2.根据权利要求1所述的一种小型的制氮冻存一体化装置，其特征在于，所述回热器（11）、冷凝蒸发器一（14）、冷凝蒸发器二（17）、气液分离器一（12）、气液分离器二（15）、节流装置二（13）、节流装置三（16）、节流装置四（18）集成布置在真空制冷仓（21）内。
3.根据权利要求2所述的一种小型的制氮冻存一体化装置，其特征在于，所述高温级制冷回路、压缩机二（9）、冷凝器二（10）、真空制冷仓（21）、膜吸附器（3）、氮气储罐（4）和蒸发器（19）集成布置在所述柜体（22）内部，所述空气压缩机（1）和过滤器（2）设置在所述柜体（22）一侧。
4.根据权利要求1所述的一种小型的制氮冻存一体化装置，其特征在于，还包括控制器（23）和检测组件，所述控制器（23）设置于所述液氮罐（20）顶部，所述控制器（23）与检测组件、制冷装置、制氮装置和液氮罐（20）信号连接；所述检测组件包括设置于液氮罐（20）内的压力检测元件、温
5.根据权利要求1所述的一种小型的制氮冻存一体化装置，其特征在于，所述高温级制冷回路内充装有高沸点的制冷工质，所述低温级制冷回路内充装有不同沸点组合的多元混合制冷工质。
6.根据权利要求1所述的一种小型的制氮冻存一体化装置，其特征在于，所述膜吸附器（3）采用分子膜分离氮气；所述节流装置一（7）、节流装置二（13）、节流装置三（16）和节流装置四（18）均为毛细管节流；所述冷凝器一（6）和所述冷凝器二（10）均采用风冷方式。
...【技术特征摘要】
1.一种小型的制氮冻存一体化装置，其特征在于，包括液氮罐（20）、制氮装置和制冷装置；所述液氮罐（20）外侧壁上固连有柜体（22）；
2.根据权利要求1所述的一种小型的制氮冻存一体化装置，其特征在于，所述回热器（11）、冷凝蒸发器一（14）、冷凝蒸发器二（17）、气液分离器一（12）、气液分离器二（15）、节流装置二（13）、节流装置三（16）、节流装置四（18）集成布置在真空制冷仓（21）内。
3.根据权利要求2所述的一种小型的制氮冻存一体化装置，其特征在于，所述高温级制冷回路、压缩机二（9）、冷凝器二（10）、真空制冷仓（21）、膜吸附器（3）、氮气储罐（4）和蒸发器（19）集成布置在所述柜体（22）内部，所述空气压缩机（1）和过滤器（2）设置在所述柜体（22）一侧。
4.根据权利要求1所述的一种小型的制氮冻存一体化装置，其特征在于，还包...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。