[實用新型]一種集成恒溫、冷卻及真空凍干的低溫系統

有效

• 申請號: 201821326008.7
• 申請日: 2018-08-16
• 公開（公告）號: CN209165922U
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發明（設計）人: 公茂瓊;趙延興;郭浩;董學強
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: F26B5/06
• 分類號: F26B5/06;F25D17/02;F25D29/00
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 曹衛良

本實用新型提供的集成恒溫、冷卻及真空凍干的低溫系統，包括保溫箱體、恒溫介質循環模塊、樣品模塊、低溫冷阱模塊、制冷模塊、加熱模塊及溫度控制模塊，恒溫介質循環模塊包括設置于所述保溫箱體內的測試浴、由測試浴與所述保溫箱體的保溫殼體之間的腔體形成的控制浴及與保溫殼體固定連接的攪拌單元，攪拌單元通過攪拌可使位于測試浴和/或控制浴內的恒溫介質流動，實用新型提供的集成恒溫、冷卻及真空凍干的低溫系統通過連接于制冷模塊、加熱模塊、樣品模塊及低溫冷阱模塊的溫度控制模塊，使得集成恒溫、冷卻及真空凍干的低溫系統溫度可控，能夠精確控制凍結樣品溫度，配合超低溫冷阱及真空泵，實現樣品在可控溫度下凍干。

技術領域

本實用新型涉及溫控技術領域，尤其涉及一種高精度的集成恒溫、冷卻及真空凍干的低溫系統。

背景技術

在能源化工、生命科學、輕工食品等領域，低溫恒溫、極速冷卻、真空凍干需求廣泛。恒溫浴用于提供熱冷受控、溫度均勻恒定的場源，對試驗樣品或產品進行恒定溫度試驗或測試，也可作為直接或輔助熱源或冷源。極速冷卻可使凍存物在降溫過程中快速通過最大冰晶生成帶，減小冰晶尺寸，降低對細胞的破壞，甚至實現玻璃化轉變，從而顯著提高細胞/組織冷凍后的存活力和發育能力。真空凍干是將含水物料冷凍到冰點以下，然后在較高真空下將冰轉變為蒸氣而除去的干燥方法，非常適用于熱敏性的物料的長期保存。三種技術手段目前均有商業化產品實現，對應低溫恒溫浴、程序降溫儀、真空凍干機等裝置。而在多數場合，需要上述幾種技術手段的聯合應用，比如長期保存細胞組織，需要先后經歷極速冷卻和真空凍干的處理。在此情況下，迫切需求集成上述技術手段的綜合系統。

另一方面，現有單一技術手段的實現方法也有自身的局限性。專利ZL96244411.1提供一種精密低溫雙槽恒溫浴，其采用干冰或液氮提供冷量，通過控制制冷槽的溫度，再由制冷槽的制冷介質在制冷槽和恒溫槽之間的循環來控制恒溫槽的溫度，選定適當的介質流量和兩個槽的溫差，利用溫差補償原理，提高恒溫浴的恒溫精度，但由于采用細管路在兩槽之間流通，具有控溫速度慢，恒溫精度難以提升的缺點；專利200920214476.X提供一種高精度集成恒溫、冷卻及真空凍干的低溫系統，其在一個密閉腔體內實現溫度的高精度控制，但是由于液浴介質不流動，難以保證液浴內溫度場的空間均勻性；專利201310221426.5公開一種用于電解質液測試的恒溫裝置，通過在封閉腔體內的螺旋制冷盤管冷卻液浴介質，也存在液浴溫度場的空間均勻性問題。

目前國內外的大型真空冷凍干燥設備大部分采用冷凍、干燥分離，即冷凍采用速凍庫進行，然后將速凍后的物料移至干燥倉中進行真空升華干燥，這樣就須單獨配套建造速凍庫，使凍干造價提高。專利CN101140126B提出一種采用液氮制冷的凍干系統，由于采用液氮制冷，在解吸過程中，所需熱量還需要另外加熱，且液氮來源受限制，應用不方便。專利CN1987314B提出一種采用雙級壓縮制冷的真空冷凍干燥一體機，依靠凍干過程去除水分，無解吸過程，吸附于物料中的水分不再關注(約5％的水分以吸附形式存在)，其利用制冷壓縮機組的冷源與熱源，對物料進行冷卻和加熱，可使總裝機功率大大降低，然而該系統為了獲取低溫采用帶中間冷卻的雙級壓縮機，制冷效率受限。現有真空凍干技術均存在樣品降溫速度慢且恒定、凍干過程溫度控制難以自主等問題。

綜上，現有低溫恒溫浴、極速降溫儀、真空凍干機均存在自身缺陷。制冷方法方面，依賴多壓縮機復疊式制冷或液氮制冷，存在制冷效率低且使用溫區限制問題；降溫速度方面，對大樣品的降溫速度難以提升，無法滿足玻璃化的降溫需求；溫度均勻性方面，存在恒溫精度的較大限制；且集成恒溫、極速降溫及真空凍干的系統還未見報道，難以滿足高價值樣品的原位凍干。

實用新型內容

有鑒如此，有必要針對現有技術存在的集成恒溫、冷卻及真空凍干的低溫系統溫度波動大、控溫速度慢的缺陷，提供一種控溫精度更高的集成恒溫、冷卻及真空凍干的低溫系統。

為實現上述目的，本實用新型采用下述技術方案：