[发明专利]使用液态冷冻剂的冷冻器及方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及冷冻器，并且具体涉及将液态制冷剂用作冷冻剂的冷冻器。

背景技术

用于存储生物标本、样品、材料、产品等的冷冻器通常用低温液体作为冷冻剂。这种冷冻器的典型特征在于，液态制冷剂例如液氮的储蓄器在所述冷冻器的存储室的底部中，其中产品存储在所述储蓄器之上或者部分地浸没在所述低温液体中。所述冷冻器的典型特征也在于具有双壁的、真空绝热结构，使得所述存储室是良好地绝热的。这种冷冻器提供从大约-90℃到-195℃范围的存储温度。

现有技术的液态制冷剂式冷冻器的缺点是不能直接控制温度。通过维持所述储蓄器中的低温液体的量来控制温度。取决于冷冻器中的液态制冷剂的量，冷冻器的存储室的温度因此变化。

现有技术的液态制冷剂式冷冻器的进一步的缺点是有些担心将生物标本浸没在低温液体中带来的标本容器之间的交叉污染的风险。甚至当所存储的标本容器放置在低温液体储蓄器之上的冷蒸气中时，如果所述冷冻器的低温液体装得太满，仍然有样本容器接触或浸没在低温液体中的可能。

用机械式冷冻系统代替液态制冷剂储蓄器的冷冻器也是可用的。所述机械式冷冻系统典型地包括压缩机、蒸发器、冷凝器和风扇。空气循环通过所述存储室并且经过冷却盘管以在所述冷冻器的存储室中维持所期望的温度。所述冷冻器通常特征在于不具有真空绝热而是用材料诸如泡沫和/或玻璃纤维绝热体来绝热所述存储室。这种冷冻器典型地提供-40℃到-80℃范围内的存储温度。

机械式冷冻器的缺点是机械式冷冻系统需要相当大量的电力以维持所述冷冻器的存储室内的期望温度。而且，机械式冷冻系统从所述存储室移除热并且将它释放到所述冷冻器周围的环境中。这将相当大量的热添加到存储所述冷冻器的房间，从而需要为所述房间准备额外的空调能力。这增加了设备的额外的电力需求。此外，在电力故障的情况下，所述存储室将很快升温，其能导致所存储的生物材料的损失。

发明内容

本发明提供了一种将液态制冷剂用作冷冻剂的冷冻器，包括：a)限定存储室的内容器；b)外罩，所述外罩基本围绕所述内容器，从而在所述外罩和所述内容器之间限定绝热空间；c)定位在所述存储室中的热交换器，所述热交换器具有出口和入口，所述入口适于与液态冷冻剂的供应源连通，使得液态冷冻剂能流过所述热交换器以在蒸发时冷却所述存储室；d)与所述热交换的出口连通的放气管，所述放气管包括被定位成与所述热交换器的外部邻近的放气出口；和e)放气阀，所述放气阀被定位在所述放气管内，使得来自所述热交换器的已蒸发的液态制冷剂能被选择性地引导到所述热交换器的外部以减少在所述热交换器上的结冰。

附图说明

图1是本发明的使用液态冷冻剂的冷冻器的一实施方式的示意图；

图2是流程图，示出了由图1的控制器执行的处理。

具体实施方式

在图1中总体用10表示本发明的使用液态冷冻剂的冷冻器的一实施方式。所述冷冻器包括限定存储室14的内容器12。外罩16大体围绕所述容器12，从而在所述内容器12和所述外罩16之间限定绝热空间18。优选地在所述绝热空间18中抽真空使得所述存储室14是绝热的。在可选实施方式中，可以用本领域中已知的绝热材料，包括但不限于泡沫或玻璃纤维来补充或代替所述真空绝热空间18。

绝热塞或盖20可拆卸地设置在所述冷冻器的允许出入所述存储室14的偏心出入开口22内。所述盖20优选为通过铰接支架24安装到所述冷冻器的其余部分。旋转盘26设置在所述存储室14内并且保持所存储的物品，同时也提供当打开所述盖20时通过偏心出入开口22的存取(access)。

所述冷冻器的存储室14，并且因此存储在其内的物品，被布置在所述存储室的顶部部分内的热交换器冷却。所述热交换器优选为呈现冷却盘管28的形式，但是能可代替地使用其它热交换器部件或结构。

容纳所供应的液态冷冻剂的存储容器29与进给管32的入口30连通。进给管32与冷却盘管28的入口连通。尽管在下面的讨论中将液氮作为液态冷冻剂，应当理解，能用其它低温液态代替液氮。例如用泵33加压所述液氮用以传送到所述进给管32的入口30。可选地，能在压力下将液氮存储在存储容器29中从而不需要泵。用于在压力下供应低温液体的其它可选方案在本领域中是已知的并且也是可以使用的。

关于图1的冷冻器的操作，开始所述冷冻器的所有阀都是关闭的。当期望冷却所述存储室14时，操作员经由电子控制器34开始冷却循环。控制器34可以是微处理器或本领域中已知的任何其它电子控制装置。如同由图2的块43所示的那样，图1的控制器34打开自动旁通阀42使得液氮流过进给管32的入口30。