一种基于更迭仓的多功能冻干冷凝仪

摘要

本发明公开了一种基于更迭仓的多功能冻干冷凝仪，包括箱体；所述箱体内设置有冷凝单元、真空生成单元、智控单元以及可开合的密封仓体，所述密封仓体内设置多孔冻干冷凝仓或简易冻干仓。更迭仓是指简易冻干仓和多孔冻干冷凝仓的更迭。根据不同的需要选择不同的仓型更替使用，同时更换对应的集液槽。简易冻干仓适用于只需要冻干的固体样品。多孔冻干冷凝仓适用于需要固体样品或固体样品加冷凝水样品时，选择多孔冻干冷凝仓。本发明只需根据不同的要求选用不同的仓体既可以冻干样品，又可同步收集每个样品的冷凝水。

说明书

技术领域

本发明属于实验技术领域，具体涉及一种基于更迭仓的多功能冻干冷凝仪。

背景技术

冻干在实验室是必不可少的一部分，它被用来可长时间保存生物材料，可可以用来进行化学分析，从而得到干燥态的样品，或者浓缩样品增加化学分析敏感度，且不改变化学成分，是理想的分析手段，目前很多医药设备通过冻干来保持药品良好的融水性能以便提高患者对药品的吸收能力。

中国发明专利2020103755206公开了“一种可以快速下料的高效冻干机装置”，该设备能通过旋转物料板下方设置安装柱单元拉动绳以及合块单元达到冻干机快速下料的过程。

上述冻干机对设备进行了不同程度的改进，但实验室对冻干机的需求不是快速下料，而是需要对不同样品给予不同的冻干条件，针对土壤样品，其中的土壤水较难收集，很难通过离心法收集到足够的水量，这也是本发明预解决的问题之一。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于更迭仓的多功能冻干冷凝仪，旨在解决现在对于不同预期效果的固体在多个设备进行处理。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：

一种基于更迭仓的多功能冻干冷凝仪，包括箱体；所述箱体内设置有冷凝单元、真空生成单元、智控单元以及可开合的密封仓体，所述密封仓体内设置多孔冻干冷凝仓或简易冻干仓；

所述多孔冻干冷凝仓包括上下排布的上层仓和下层仓，均为可更换的抽屉结构；上层仓的底部采用透水托板，并通过密封隔板分隔为多个透水槽；下层仓采用多孔集液槽；下层仓通过密封隔板分隔为多个集液槽；上层仓的透水槽与下层仓的集液槽位置、尺寸一一相对应，且安装有密封条进行密封，密封条位于上层仓与下层仓之间；所述上层仓用于放置样品，冻干过程中上层仓中水分能够透过透水托板流入下层仓对应的集液槽；

所述简易冻干仓包括上下排布的上层简易仓和下层简易仓，均为可更换的抽屉结构；上层简易仓的底部包括样品台和过水通道；下层简易仓采用简易集液槽；所述样品台用于放置样品，冻干过程中样品台中样品的液体能够通过上层简易仓的过水通道流入下层简易仓简易集液槽；

所述智控单元包括控制器及分别与控制器相连的照明灯、摄像单元、控制面板、温度传感器、真空度传感器；所述照明灯、摄像单元设置在密封仓体的顶部，其中照明灯用于给密封仓体补充光源，所述摄像单元用于采集、监控冻干过程中样品的图像信息；所述温度传感器用于监测密封仓体内的温度信息；真空度传感器用于监测密封仓体内的真空度信息；控制面板用于设定、显示温度和真空度；

所述控制器：获取冻干过程中样品的图像信息、温度信息、真空度信息，并发送给远程终端，便于工作人员监测工作状态，或，接收远程终端的指令，控制冷凝单元、真空生成单元根据指令进行工作；

所述冷凝单元用于根据设定的温度或者控制器发出的指令调节密封仓体内的温度；

所述真空生成单元用于根据设定的真空度或者控制器发出的指令调节密封仓体内的真空度。

在一些实施例中，所述上层简易仓的底部中还设置有倾斜布置的坡道，样品台高于过水通道，且样品台与过水通道之间通过坡道连接。

进一步的，所述样品台和坡道采用憎水材质。

进一步的，所述过水通道为上下贯穿的方形槽孔，所述过水通道位于上层简易仓的前端。

在一些实施例中，所述冷凝单元包括不锈钢管、压缩机二、散热器、冷凝器。

在一些实施例中，所述真空生成单元包括压缩机一、吸气阀、蒸发器、储液器、干燥器、冷凝器、真空泵。

在一些实施例中，所述密封仓体的底端外侧设置有污水槽，用于收集冲洗的污水。进一步的，还包括排水管，所述排水管一端连接污水槽，另一端连接至箱体外，用于将污水排出。

在一些实施例中，所述的基于更迭仓的多功能冻干冷凝仪，还包括外部支撑单元，所述外部支撑单元设置在箱体底部，用于支撑箱体。

进一步的，所述外部支撑单元采用碳素支架。

有益效果：本发明提供的基于更迭仓的多功能冻干冷凝仪，本设备不仅仅可以进行产品的不同预期效果的冻干操作，还对冻干机进行优化，多孔冻干仓可以同时冻干多个样品，且密封条可以使各个空间处于封闭状态，使得其工作中性能稳定，并辅以智能化，对冻干过程中各个步骤进行监控，了解实时状态，会根据不同的状态，设备自动进行调控，也可以对冻干过程研究提供帮助，对员工的操作能力要求不是很高，只需要把固体放入需要的仓体进行冻干即可。

附图说明

图1为本发明实施例的基于更迭仓的多功能冻干冷凝仪的整体图；

图2为本发明实施例中多孔冻干冷凝仓的结构示意图；

图3为本发明实施例中简易冻干仓的结构示意图；

图4为本发明实施例中冷凝单元的结构示意图；

图5为本发明实施例中真空生成单元的结构示意图；

图6为本发明实施例中智控单元的结构示意图；

图中：多孔冻干冷凝仓1、简易冻干仓2、冷凝单元3、真空生成单元4、智控单元5、外部支撑单元6、密封隔板7、 透水托板8、密封条9、多孔集液槽10、过水通道11、简易集液槽12、样品台13、排水管14、干燥箱15、冷凝器16、真空泵17、储液器18、蒸发器19、 吸气阀20、压缩机一21、LED照明灯22、控制面板23、显示屏24、定位装置25、无线智控终端26、远程控制器27、微电脑处理系统28、无线信号传输器29、摄像头30、不锈钢管31、压缩机二32、散热器33、冷凝器34、污水槽35。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以还包括不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图1至图6所示，一种基于更迭仓的多功能冻干冷凝仪，包括箱体；所述箱体内设置有冷凝单元3、真空生成单元4、智控单元5以及可开合的密封仓体，所述密封仓体内设置多孔冻干冷凝仓1或简易冻干仓2；其中，多孔冻干冷凝仓1需要保留冻干时固体样品内水分，如分析间隙水，土壤水中的化学指标和同位素指标。而简易冻干仓2只需要冻干固体样品。

如图2所示，所述多孔冻干冷凝仓1包括上下排布的上层仓1-1和下层仓1-2，均为可更换的抽屉结构；上层仓1-1的底部采用透水托板8，并通过密封隔板7分隔为多个透水槽；下层仓1-2采用多孔集液槽10；下层仓1-2通过密封隔板7分隔为多个集液槽；上层仓1-1的透水槽与下层仓1-2的集液槽位置、尺寸一一相对应，且安装有密封条9进行密封，密封条9位于上层仓1-1与下层仓1-2之间；所述上层仓1-1用于放置样品，冻干过程中上层仓1-1中水分能够透过透水托板8流入下层仓1-2对应的集液槽；

如图3所示，所述简易冻干仓2包括上下排布的上层简易仓2-1和下层简易仓2-2，均为可更换的抽屉结构；上层简易仓2-1的底部包括样品台13和过水通道11；下层简易仓2-2采用简易集液槽12；所述样品台13用于放置样品，冻干过程中样品台13中样品的液体能够通过上层简易仓2-1的过水通道11流入下层简易仓2-2简易集液槽12；

所述智控单元5包括控制器及分别与控制器相连的照明灯22、摄像单元、控制面板23、温度传感器、真空度传感器；所述照明灯22、摄像单元设置在密封仓体的顶部，其中照明灯22用于给密封仓体补充光源，所述摄像单元用于采集、监控冻干过程中样品的图像信息；所述温度传感器用于监测密封仓体内的温度信息；真空度传感器用于监测密封仓体内的真空度信息；控制面板23用于设定、显示温度和真空度；

所述控制器：获取冻干过程中样品的图像信息、温度信息、真空度信息，并发送给远程终端，便于工作人员监测工作状态，或，接收远程终端的指令，控制冷凝单元3、真空生成单元4根据指令进行工作；

所述冷凝单元3用于根据设定的温度或者控制器发出的指令调节密封仓体内的温度；

所述真空生成单元4用于根据设定的真空度或者控制器发出的指令调节密封仓体内的真空度。

在一些实施例中，如图3所示，所述上层简易仓2-1的底部中还设置有倾斜布置的坡道，样品台13高于过水通道11，且样品台13与过水通道11之间通过坡道连接。

进一步的，所述样品台13和坡道采用憎水材质。

所述过水通道11为上下贯穿的方形槽孔，所述过水通道11位于上层简易仓2-1的前端。

在一些实施例中，如图4所示，所述冷凝单元3包括不锈钢管31、压缩机二32、散热器33、冷凝器34。

在一些实施例中，如图5所示，所述真空生成单元4包括压缩机一21、吸气阀20、蒸发器19、储液器18、干燥器15、冷凝器16、真空泵17。真空泵组所形成强大的抽吸能力使仓内形成真空，抽真空之前在冷凝器和干燥器进行干燥处理。

在一些实施例中，如图1所示，所述密封仓体的底端外侧设置有污水槽35，用于收集冲洗的污水。还包括排水管14，所述排水管14一端连接污水槽35，另一端连接至箱体外，用于将污水排出。所述污水槽35及排水管14为防止设备使用次数过多需要清洗，冲过的污水可由槽体承接，由污水管排出，方便冻干机清洁。

在一些实施例中，如图1所示，还包括外部支撑单元6，所述外部支撑单元6设置在箱体底部，用于支撑箱体。

进一步的，所述外部支撑单元6采用碳素支架。碳素材料具有减震功能，可以减轻机器工作中的晃动。

本发明此冻干冷凝仪操作简单，只需将固体放入不同仓体，即可完成冻干过程，其中可以通过电脑端进行控制，设备工作性能稳定。

所述多孔冷凝冻干仓固体放置在透水托板上面，透水托板下部为微凸面，液体会在最凸处流下，只需在多孔冻干槽格中间放入容器，待冻干结束取出，过程液体洒落设备内部及槽格内，极大保存了液体。

所述多孔冷凝冻干仓1中，上层仓1-1固体水分可以透过透水托板8流入对应的下层仓1-2的集液槽，不同的仓体有不同的液体收集槽，之间有密封隔板7和密封条9，在冻干过程中不会互相影响，可通过不同的收集槽获得固体中的液体，操作方便简单，下层仓1-2为可更换的多孔集液槽10，方便冻干样品之后同时将固体内收集的水分一并取出，可同时进行多个不同固体工作，节约实验时间。

所述上层仓1-1的透水托板采用特殊有机材质，不会吸附固体内的水分，不会被固体内的水分所影响，尽可能的保存固体内的水分，这样提高了固体样品的液体收集率，为少部分含水较少的固体液体收集提供了帮助。

简易冻干仓2中，样品台13与过水通道11之间通过坡道连接，便于液体顺着坡道从样品台13流入过水通道11，所述样品台13及其坡道采用憎水材质，冻干过程中液体可通过上层简易仓2-1的过水通道11流入下层简易仓2-2简易集液槽12，待结束后直接取出上层简易仓2-1和下层简易仓2-2即可，液体不会流入设备内部，减少了清洁的次数。

在一些实施例中，如图6所示，智控单元5包括LED照明灯22、摄像头30、无线信号传输器29、微电脑处理系统28、定位装置25、无线智控终端26、显示屏24、控制面板23、远程控制器27；所述智控单元中摄像头30可对冻干冷凝仪运行中上层仓1-1或上层简易仓2-1中样品的冻干过程实时监控，信号由无线系统传输至电脑端，便于工作人员监测工作状态必要时实施手动控制。

所述智控单元中微电脑处理系统是基于更迭仓的多功能冻干冷凝仪的智能控制中心，具有控制多功能冻干冷凝仪自动运行、无人操控的功能，摄像头所产生的图像信息、温度调控监测的信息都会经由数据线传输至微电脑处理系统进行分析，建立所处温度的位置坐标系，从而规划出最优系统工作路线，并根据所需的冻干目标控制这些装置的工作状态。

所述智控单元中无线信号传输器，可以将微电脑处理系统中的数据传输至远程遥控器或将远程遥控器所产生的指令传输给微电脑处理系统，来控制基于更迭仓的多功能冻干冷凝仪的运作状态。

本发明的工作过程如下：

实验若同时需要冻干不同固体样品且有的无需收集冷凝水，则可将固体样品放入不同简易冻干仓然后放入冻干仪。将简易集液槽放在下面，关闭仓门按下启动开关开始冻干。固体冻干过程中，水分通过坡道和冷凝水通道汇集到集液槽，冻干结束一并将简易冻干仓和简易集液槽拿出。若需要收集冷凝水，则选择多孔冻干冷凝仓，下方装入多孔集液槽，槽内放入可接纳液体的容器，智控单元进行温度检测。对需要冻干的仓体进行定位，将温度信息实时传递到智控单元的微电脑控制系统，且在本冻干机外框实时显示，压缩机启动开始制冷，媒介为制冷剂。通过水冷凝器将高温高压的气态制冷剂热量传递给环境介质，使得冷凝成液体，此时冷陷通过升华出的水蒸气的冻干箱到冷凝器的压力差捕捉冻干机体内的水蒸气使得在冷凝表面结成冰。

当温度达到设定的温度时，温度调控系统发出指令到智控系统，智控系统控制真空生成单元准备抽真空。固体中的水分只有真空条件下才能进行升华，达到干燥的目的。系统采用真空泵组形成强大的抽吸能力，在干燥箱和冷凝器形成真空，不仅可以促使水分蒸发，还可以借此形成压力差，使升华的水分被冷凝器捕捉，分别流入不同的多孔集液槽容器，待运行结束方可将冻干固体和液体一并取出。

在冻干过程中，智控单元的LED照明灯、摄像头一直在工作，便于通过远程观察设备工作情况，不需要直接控制，更加安全。设备外部支撑单元的底座由普通碳素支架组成，抗震性能良好，防止压缩机等工作时的震动对仓体稳定状态有影响。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。