[发明专利]一种低温制冷机及低温液体储罐

说明书

本发明涉及低温制冷机及低温液体储罐，低温制冷机装设在低温液体储罐上，所述的制冷机的冷凝面设有插入储罐底部的回流管，该回流管对内部回流的冷凝液体在向下流动的过程中保温，从而减小其温度变化。或该储罐内设有回流管，该回流管对内部回流的冷凝液体在向下流动的过程中保温，从而减小其温度变化。与现有技术相比，本发明可以减小低温液体容器内发生滚翻的概率。

技术领域

本发明涉及低温制冷机，尤其是涉及一种低温制冷机及低温液体储罐。

背景技术

低温液体如液氦、液氢、液氮、液化天然气等需要储存在低温容器中。由于漏热，液体会蒸发，蒸发的液体可以用制冷机再冷凝，从而保证没有储存损失。

专利申请CN200610155439.7公开了一种基于低温制冷机的液氢无损储存系统。它包括液氢储槽、蒸汽引出管道、氢气换热器、低温制冷机、液体回流管道，液氢储槽顶部设有蒸汽引出管道、液体回流管道，氢气换热器两端分别与蒸汽引出管道、液体回流管道相接，氢气换热器顶端与低温制冷机的冷端换热器相连接。本发明将液氢储槽内由于漏热而蒸发的氢气再冷凝回收，避免了氢能源的浪费。但是该专利技术采用的是普通脉管制冷机、斯特林制冷机或GM制冷机，采用普通的制冷机则会产生冷凝的液体在低温容器的上部，这在小型的低温容器中不是问题，在大型低温容器中则是一个巨大的安全隐患，容易出现滚翻现象。滚翻现象是大型低温容器里在底部的液体受热后并不会马上蒸发，蒸发从表面发生，而由于下层对上层的导热有限，从而造成下层过热，当遇到扰动时突然蒸发，从而引起低温容器的压力急剧升高，甚至引起爆炸。

对于液氢储罐而言，现有低温液体储罐，另一个问题是没有合适的低温制冷，已有的低温制冷机不是寿命太短就是无法在20K温区拥有高的制冷效率，这极大地限制了液氢的应用场景。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简单、可防止翻滚的低温制冷机及低温液体储罐。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种低温制冷机，装设在低温液体储罐上，所述的制冷机的冷凝面设有插入储罐底部的回流管，该回流管对其内部回流的冷凝液体在向下流动的过程中起到保温作用，从而使其温度尽可能保持不变，即回流管内的冷凝液体温度从上至下流动的过程中，温度不会升高很多，而是保持与制冷机底部冷凝换热器的冷凝面温度基本一致，蒸气从上面流入，冷凝后沿回流管流下，在低温容器底部流出，从而使最冷的液体沉入低温液体储罐的底部，这样低温液体储罐内的温度分布从下到上是低温到高温，进而防止滚翻，或减低滚翻发生的概率。

进一步地，所述的回流管为低导热材料制成的管道，包括聚四氟乙烯管、或玻璃钢，或碳纤维增强塑料管等。

进一步地，所述的回流管为真空管，包括内壁、外壁以及两者之间的真空夹层。

进一步地，所述的回流管内设有积液部，该积液部顶部设有与制冷机的冷凝面连通的孔。

进一步地，所述的积液部与回流管的结合部有液体通道，使液体沿回流管内壁流下，以防出现下雨现象，造成液面晃动。

进一步地，回流管可以和储罐组成一体，也可单独一个组件。

回流管也可插入储罐底部，回流管底部留有出液通道。

进一步优选地，所述的回流管悬挂在储罐顶部，如回流管通过支架悬挂在制冷机冷头的顶法兰上，顶法兰是室温，支架可由低导热率材料制成，如不锈钢丝，玻璃钢棒，尼龙等。如果制冷机是二级的，则支架可接在第一级冷头法兰上，从而减小导热损失。

进一步优选地，回流管安装在制冷机底部的冷量换热器上。

进一步地，所述的回流管的内壁由高导热率材料制成，且该内壁与制冷机底部的冷量换热器外部热接触，从而增大换热面积，减小热阻，提高冷凝效率。