一种冷冻干燥机

技术领域

本发明涉及冷冻干燥设备技术领域，具体涉及一种冷冻干燥机。

背景技术

冷冻干燥机就是将含水物质，先冻结成固态，而后使其中的水分从固态升华成气态，以除去水分而保存物质的冷干设备。物质在干燥前始终处于低温(冻结状态)，同时冰晶均匀分布于物质中,升华过程不会因脱水而发生浓缩现象,避免了由水蒸气产生泡沫、氧化等副作用。干燥物质呈干海绵多孔状，体积基本不变，极易溶于水而恢复原状，在最大程度上防止干燥物质的理化和生物学方面的变性。

现有的冷冻干燥机结构复杂，生产、制造和使用成本较高。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种冷冻干燥机，能够有效降低冷冻干燥机的生产、制造和使用成本。

本发明的技术方案具体如下：

一种冷冻干燥机，包括真空泵、外箱和悬设于所述外箱内部的内箱，其中：

所述内箱与外箱之间设置有支撑结构；

所述内箱包括内腔体和内盖，所述内腔体用于容置盛装有待冷冻干燥物料的培养皿，所述内腔体与内盖之间为可拆卸式密封固定连接；

所述外箱外壁各面均设置有半导体制冷片，所述半导体制冷片的吸热面与外箱接触，所述外箱包括外腔体和外盖，所述外腔体与外盖之间为可拆卸式固定连接，所述外腔体与内腔体之间填充有冷冻剂；

所述真空泵设于外箱之外，所述内箱内部与真空泵之间通过管路连通。

优选地，所述内箱的材质为不锈钢，所述外箱的材质为铜。

优选地，所述支撑结构包括若干个支撑杆，所述支撑杆周向布设于内箱底壁或侧壁并与内箱固定连接。

优选地，所述支撑杆的材质为铜。

优选地，所述内腔体开口端设有连接环，所述连接环与内盖之间通过若干个紧固螺栓固定连接，所述连接环与内盖之间设置有密封垫。

优选地，所述内箱上设置有管体一和管体二，所述管体一和管体二的一端均与内箱连通，另一端均穿过外箱延伸至外箱外部，所述管体一和管体二上分别设置有阀门。

优选地，所述管体一和管体二设于内箱的同一侧面，并沿该侧面的对角线布设。

优选地，所述管体一和管体二的材质均为不锈钢，所述管体一和管体二与内箱的连接处、所述管体一和管体二与外箱的连接处均做防漏处理。

优选地，所述管体一和管体二的内径均为5mm-8mm。

优选地，所述冷冻剂具体为硫氰化铵或硝酸钾。

本发明的有益效果体现在：

本发明提供的冷冻干燥机工作时，向外箱内注水，当制冷剂与水接触吸收大量热量，使得内箱温度降低，配合外箱外部的半导体制冷片带走外箱的热量，进一步降低内箱的环境温度，使内箱内部温度迅速下降，同时真空泵为冷冻反应场所即内箱内部提供冰晶升华所需的大气压环境，使得培养皿中的物料快速实现冷冻干燥。相较于现有技术，对物料实现同样程度的冷冻干燥的情况下，本发明提供的这种冷冻干燥机设备制造成本、设备使用成本以及设备维护成本都大大降低，而生产效率表现良好，具有显著的经济效益和发展前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明实施例提供的冷冻干燥机的结构示意图；

图2为图1所示的冷冻干燥机的内腔体的结构示意图；

图3为图1所示的冷冻干燥机的外腔体的结构示意图(盖体二未示出)。附图中，11-内腔体，12-内盖，13-连接环，14-螺栓，15-螺纹孔，16-通孔，21-外腔体，22-外盖，23-半导体制冷片，24-制冷剂，31-管体一，32-管体二，4-支撑杆。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。

在本申请中，术语“上”、“下”、“内”、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。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“设置”、“设有”、“连接”、“固定”等应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

本实施例提供一种冷冻干燥机，包括真空泵、外箱和悬设于外箱内部的内箱，其中：

内箱与外箱之间设置有支撑结构；

内箱包括内腔体11和内盖12，内腔体11用于容置盛装有待冷冻干燥物料的培养皿，内腔体11与内盖12之间为可拆卸式密封固定连接；

外箱外壁各面均设置有半导体制冷片23，各半导体制冷片23均与电源电性连接，所选用的半导体制冷片23的型号可以是TEC1-12707，半导体制冷片23的吸热面与外箱接触，外箱的外壁各面均被半导体制冷片23所覆盖，半导体制冷片23可与外箱通过导热胶粘接，外箱包括外腔体21和外盖22，外腔体21与外盖22之间为可拆卸式固定连接，外腔体21与内腔体11之间填充有冷冻剂；

真空泵优选为无油真空泵，设于外箱之外，内箱内部与真空泵之间通过管路连通。

需要说明的是，半导体制冷片23是一个热传递的工具，当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成的热电偶对中有电流通过时，两端之间就会产生热量转移，热量就会从一端转移到另一端，从而产生温差形成冷热端。半导体制冷片23可连续工作，没有污染源没有旋转部件，不会产生回转效应，没有滑动部件，是一种固体片件，工作时没有震动、噪音、寿命长，安装容易；它的热惯性非常小，制冷制热时间很快。

需要说明的是，无油真空泵是一种无需任何油作润滑就能运转工作的机械真空泵，起到提供冰晶升华所需的低大气压的作用。

需要说明的是，冷冻剂具体优选为硫氰化铵或硝酸钾，遇水后可迅速吸收大量热量，以降低环境温度。

本实施例的工作原理：

将待进行冷冻干燥处理的物料，如纳米材料等放入培养皿中，再将培养皿放入内腔体11中，然后盖上内盖12使培养皿处于密闭的内箱中，再盖上外腔体21的外盖22，此时内箱悬在外箱的中心位置，与外箱之间保持一定的间距，外箱内壁与内箱的外壁之间填充有制冷剂24，外箱的外壁被半导体制冷片23所覆盖。工作时，向外箱内注水，当制冷剂24与水接触吸收大量热量，使得内箱温度降低，配合外箱外部的半导体制冷片23带走外箱的热量，进一步降低内箱的环境温度，使内箱内部温度迅速下降，同时真空泵为冷冻反应场所即内箱内部提供冰晶升华所需的大气压环境，使得培养皿中的物料快速实现冷冻干燥。相较于现有技术，对物料实现同样程度的冷冻干燥的情况下，本实施例提供的这种冷冻干燥机设备制造成本、设备使用成本以及设备维护成本都大大降低，而生产效率表现良好，具有显著的经济效益和发展前景。

在本实施例中，支撑结构包括若干个支撑杆4，支撑杆4周向布设于内箱底壁或侧壁并与内箱固定连接，支撑杆4对内箱起到支撑作用，使其能够悬在外箱之中，为了加强结构的稳定性，各支撑杆4可以与外箱焊接。

在本实施例中，内箱的材质优选为304不锈钢，外箱的材质优选为为铜，支撑杆4的材质为铜，由于铜具有优异的导热性能，用作外箱和支撑杆4材料能够快速的将内部热量导出，有利于促进冷冻干燥的效率。

在本实施例中，内腔体11开口端设有连接环13，连接环13与内盖12之间通过若干个紧固螺栓14固定连接，连接环13与内盖12之间设置有密封垫。

在本实施例中，内箱上设置有管体一31和管体二32，管体一31和管体二32的一端均与内箱连通，另一端均穿过外箱延伸至外箱外部，管体一31和管体二32上分别设置有阀门。当内箱需要抽真空时，真空泵与管体一31(或管体二32)连通，管体一31(或管体二32)的阀门开启，管体二32(或管体一31)的阀门关闭；还可以将管体一31的阀门和管体二32的阀门都打开，向内箱内充入惰性气体，惰性气体由管体一31(或管体二32)通入内箱，对内箱内的物料起到吹扫和保护作用，然后再由管体二32(或管体一31)排出。考虑到不同惰性气体的密度不一样，特将管体一31和管体二32设于内箱的同一侧面，并沿该侧面的对角线布设，通过这样的设计使管体一31和管体二32呈一高一低的状态，使得密度较大的惰性气体能够从高度较低的管体进入，而密度较小的惰性气体能够从高度较高的管体充入。

更进一步地，管体一31和管体二32的材质均优选为不锈钢，管体一31和管体二32与内箱的连接处、管体一31和管体二32与外箱的连接处均做防漏处理。

在本实施例中，作为内箱的一种具体的实施方式，内腔体11可以为长16cm宽16cm高5cm的长方体容器，并且该长方体容器顶部开口外缘一体成型的设有宽度0.8cm的方形连接环13，内盖12相应的选择边长17.6cm的正方形，恰好能够覆盖连接环13和内腔体11的顶部，连接环13的各边可以间隔均匀设置2-3个螺纹孔15，内盖12与各螺纹孔15对应的位置开设有通孔16，可选用密封紧固型螺栓14穿过通孔16并与其对应的螺纹孔15螺纹连接，使得内盖12和内腔体11实现密封紧固连接，其中螺纹孔15的内径优选为0.3mm，管体一31和管体二32的内径均优选为5mm-8mm。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。