[發明專利]一種應用于冷熱臺的環形吹掃干燥除濕裝置、方法及應用

有效

• 申請號: 202111142995.1
• 申請日: 2021-09-28
• 公開（公告）號: CN113915989B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 吳志軍;陳景川
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: F26B21/00
• 分類號: F26B21/00;F26B21/12;F26B21/14;F25D31/00;G01N21/01
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 韓曉梅

本發明公開了一種應用于冷熱臺的環形吹掃干燥除濕裝置，所述裝置包括環形吹掃器(1)、旋轉調節式噴頭(2)、進氣口(3)、氣路分配器(4)、固定連接架(5)，所述環形吹掃器(1)通過固定連接架(5)能夠與待吹掃干燥除濕的裝置可拆卸相連接設置，所述旋轉調節式噴頭(2)沿圓周方向均布間隔設置于環形吹掃器(1)上，旋轉調節式噴頭(2)能夠噴射吹掃介質以吹掃裝置的待吹掃干燥除濕部位。本發明裝置可將干燥的吹掃氣高速、穩定、均勻地噴射到整個冷熱臺的樣品觀察窗，隔絕室內潮濕的環境空氣，防止因樣品觀察窗起霧而影響冷熱臺實驗；本發明具有高效、靈活、低成本的優勢，適用于各種類型、規格的冷熱臺和相關儀器。

技術領域

本發明屬于大氣科學技術領域，尤其是一種應用于冷熱臺的環形吹掃干燥除濕裝置、方法及應用。

背景技術

冷熱臺是一種在地質學、大氣科學、材料學、食品科學、藥物學等專業領域廣泛使用的科研設備，能夠與光學顯微鏡、掃描電子顯微鏡、環境掃描電子顯微鏡、低溫凍干顯微鏡、共聚焦拉曼顯微鏡、熒光顯微鏡等多種顯微鏡設備結合，可應用于礦物包裹體測試、大氣冰核測定、高分子材料相變及形態變化、食品冷凍干燥保存、藥物的冷凍干燥結構分析等方面，該設備通過編程精密控制平臺溫度，快速加熱或冷卻樣品，觀察、記錄該過程中樣品發生的結構和形貌變化，對于探究和認識各種單一和復雜樣品的理化性質有重要意義。

在大氣冰核研究領域，常用冷熱臺的溫度控制范圍在-40–120℃，主要工作溫度范圍是-30–0℃。商品化冷熱臺的主要配件有：控溫儀、高清攝像頭、循環水冷卻器。其中，循環水冷卻器與冷熱臺的循環水冷系統連接，用于降低溫度；控溫儀通過控溫程序調節冷熱臺腔體內半導體制冷臺的溫度；高清攝像頭正對冷熱臺上蓋中心位置的樣品觀察窗，可透過大視域觀察窗直接觀察冷熱臺內樣品的形貌和變化過程。

在降溫至-30℃的過程中，由于冷熱臺腔體內部溫度較低(例如-30℃)，而實驗室的室內環境溫度通常在25℃，相對濕度在50％(夏季)，環境空氣中的水汽在遇到溫度更低的冷熱臺的樣品觀察窗時因遇冷而迅速凝結成小水珠，即在樣品觀察窗的表面起霧，會遮擋住觀察窗的視野，嚴重干擾高清攝像頭對冷熱臺內部樣品的觀察和記錄，甚至會導致完全無法正常開展實驗。上述因環境空氣的相對濕度較大，使得冷熱臺的樣品觀察窗在降溫過程中由水汽冷凝起霧，導致嚴重影響正常實驗的問題廣泛存在，在夏秋季和南方常年高濕地區尤其嚴重。

針對上述冷熱臺的樣品觀察窗起霧問題，現有的解決方案主要是降低室內環境空氣的相對濕度，即室內空氣除濕。經調查，常規家用除濕機能達到的最低相對濕度為40％；專業冷凍除濕機可達到的最低相對濕度為30％；工業級轉輪除濕機可達到的最低相對濕度為10％。

根據飽和水汽壓和露點溫度計算公式，以極端室內溫濕度條件(溫度25℃，相對濕度80％)為例，其露點溫度為21.4℃，即在該室內環境下，當冷熱臺的樣品觀察窗的溫度降低至21.4℃時就會在觀察窗的表面發生空氣水汽冷凝起霧現象；考慮家用除濕機的極端工作能力時，當室內溫度為25℃，相對濕度為40％時，空氣中水汽的露點溫度為10.5℃；類似的，使用專業冷凍除濕機(相對濕度30％)和工業級轉輪除濕機(相對濕度10％)時，露點溫度分別為6.3℃和-8.7℃。根據多年使用經驗，當空氣中水汽的露點溫度低于5℃時，才能防止冷熱臺的樣品觀察窗表面起霧(冷熱臺的樣品觀察窗與半導體制冷臺之間充滿氮氣，樣品觀察窗的實際溫度遠高于-30℃，但其表面的溫度會隨著半導體制冷臺的溫度降低而降低)。因此，理論上只有使用工業級轉輪除濕機才能滿足室內空氣除濕需求。但是，工業級轉輪除濕機價格高昂、占地面積大、功率高、震動強、噪音大，需要對室內進行一定程度的改造，人力、時間和金錢成本較高；而室內研究實驗室大多有通風要求，空氣流通較快，對除濕機的除濕能力提出了更高要求。

綜上，現有使用除濕機降低室內空氣的相對濕度，從而防止冷熱臺的樣品觀察窗在降溫過程中因空氣水汽遇冷凝結導致起霧的方法存在效果差、成本高、占地面積大、噪音大、效費比低等缺陷，難以滿足新時代冷熱臺研究的需要。

通過檢索，尚未發現與本發明專利申請相關的專利公開文獻。