一种双冷阱的小型真空冷冻干燥机

本发明专利属于为一种双冷阱的小型真空冷冻干燥机（以下简称冻干机），用于对实验机构或者生产部门对物品的干燥处理。

在相关实验、生产领域，现有小型真空冷冻干燥机的主要形式：

现有的小型冷冻干燥机均为单冷阱结构，待冷冻干燥的物品先在冷阱预冻至所需温度后再将物品从冷阱取出放置到位于冷阱上部的干燥架上进行抽真空干燥，直至干燥结束。

缺点：

1）  单冷阱结构的真空冷冻干燥机在抽真空干燥阶段用时太长，效率不高。

2）  不同特性的物品为避免被混合需要分次进行处理。

为了克服上述缺点，本发明的目的在于使用两个冷阱，在物品冷冻阶段同时对两个进行制冷，在抽真空提取物品水分的过程中增加捕水面积，从而提高效率；同时两个冷阱也可同时预冻、干燥不同特性的两种物品从而避免物品被混放。

本发明提供一种双冷阱的小型真空冷冻干燥机，包括设置于内部的控制板、显示屏、两个冷阱、制冷系统、温度传感器、真空度模块、电动制冷二通阀、抽真空电动三通阀、排水电动三通阀、真空泵等；制冷系统主要包括压缩机、冷凝器、蒸发器、电动制冷二通阀；压缩机、电动制冷二通阀、温度传感器、真空度模块、抽真空电动三通阀、排水电动三通阀、真空泵均与控制板连接并控制启停；两个冷阱的外部分别是由铜管缠绕而成的蒸发器；所述两个冷阱是由一套制冷系统进行制冷；所述制冷系统可对两个冷阱同时制冷，也可通过电动制冷二通阀控制对其中一个冷阱制冷；所述两个冷阱的抽真空管路是通过抽真空电动三通阀和连接管路连接；所述抽真空管路可控制对两个或者其中一个冷阱进行抽真空；所述两个冷阱的排水管路是通过排水电动三通阀和连接管路连接；所述排水管路可控制对两个或者其中冷阱内的水进行排放；所述两个冷阱均可独立使用完成预冻、抽真空干燥的功能；所述两个冷阱均可将其中一个作为预冻室进行物品冷冻，另一个作为捕水室使用。

所述的一种双冷阱的小型真空冷冻干燥机，其特征在于：内部包括控制系统、显示屏、两个冷阱、制冷系统、温度传感器、真空度模块、电动制冷二通阀、抽真空电动三通阀、排水电动三通阀、真空泵。

所述的一种双冷阱的小型真空冷冻干燥机，其特征在于：制冷系统主要包括压缩机、冷凝器、蒸发器、电动制冷二通阀。

所述的一种双冷阱的小型真空冷冻干燥机，其特征在于：压缩机、电动制冷二通阀、温度传感器、真空度模块、抽真空电动三通阀、排水电动三通阀、真空泵均与控制板连接并控制启停。

所述的一种双冷阱的小型真空冷冻干燥机，其特征在于：两个冷阱的外部都有由铜管缠绕而成的蒸发器。

所述的一种双冷阱的小型真空冷冻干燥机，其特征在于：两个冷阱是由一套制冷系统进行制冷。

所述的一种双冷阱的小型真空冷冻干燥机，其特征在于：制冷系统可对两个冷阱同时制冷，也可通过电动制冷二通阀控制对其中一个冷阱制冷。

所述的一种双冷阱的小型真空冷冻干燥机，其特征在于：两个冷阱的抽真空管路是通过抽真空电动三通阀和连接管路连接。

所述的一种双冷阱的小型真空冷冻干燥机，其特征在于：抽真空管路可控制对两个或者其中一个冷阱进行抽真空。

所述的一种双冷阱的小型真空冷冻干燥机，其特征在于：两个冷阱的排水管路是通过排水电动三通阀和连接管路连接。

所述的一种双冷阱的小型真空冷冻干燥机，其特征在于：排水管路可控制对两个或者其中一个冷阱内的水进行排放。

所述的一种双冷阱的小型真空冷冻干燥机，其特征在于：两个冷阱均可独立使用完成预冻、抽真空干燥的功能。

所述的一种双冷阱的小型真空冷冻干燥机，其特征在于：两个冷阱均可将其中一个作为预冻室进行物品冷冻，另一个作为捕水室使用。

图1为本发明的结构示意图；图2为本发明的工作阶段说明图，图中标识如下：

图1：

1-副冷阱；2-铜管蒸发器；3-主冷阱；4-温度传感器；5-真空度模块；6-控制板；7-排水阀；8-排水管路；9-制冷剂进气管；10-压缩机；11-排水电动三通阀；12-制冷剂回气管；13-冷凝器；14-真空泵；15-抽真空管路；16-电动制冷二通阀；17-抽真空电动三通阀；18-显示屏；

图2：

19-主冷阱保温盖；20-副冷阱保温盖；21-密封干燥桶；22-物料架；23-密封盖。

参照图1、图2，本发明提供的一种双冷阱的小型真空冷冻干燥机，采用以下技术方案来实现，它包括：

1-副冷阱（可作为捕水室和预冻室使用）；

2-铜管蒸发器（制冷管路的一部分）；

3-主冷阱（可作为捕水室和预冻室使用）；

4-温度传感器；

5-真空度模块（可控制抽真空阶段的冷阱内的真空度）；

6-控制板；

7-排水阀（抽真空结束后，手动开启进行排水）；

8-排水管路；

9-制冷剂进气管；

10-压缩机；

11-排水电动三通阀（排水阶段，控制连通主、副冷阱的排水管路）；

12-制冷剂回气管；

13-冷凝器；

14-真空泵；

15-抽真空管路；

16-电动制冷二通阀（制冷阶段控制制冷剂的流向，从而控制给主、副冷阱制冷）；

17-抽真空电动三通阀（抽真空阶段，控制连通主、副冷阱的抽真空管路）；

18-显示屏；

19-主冷阱保温盖（制冷阶段用于主冷阱保温）；

20-副冷阱保温盖（制冷阶段用于副冷阱保温）；

21-密封干燥桶（干燥阶段将放置物品的干燥架置于其中）；

22-物料架（干燥阶段将物品置于其上）；

23-密封盖（干燥阶段，副冷阱作为捕水室时用于密封冷阱口）；

工作原理说明：

真空冷冻干燥是把待处理物品在冷阱中低温冷冻后将物品置于干燥桶内；真空泵开始抽真空，制冷系统同步继续对冷阱空间制冷；当真空度达到一定值后，物品中凝结的冰升华成水汽，水汽接触到温度较低的冷阱壁后又被凝结成冰附着在冷阱壁上；待物品水分被充分提取后，真空泵和制冷系统均停止工作，凝结在冷阱壁上的冰通过加热或者自然吸热融化成水积存在冷阱底部，最后再将水排出；整个冷冻干燥过程结束；

本发明的工作模式说明：

模式一：副冷阱作为捕水室使用

1）物品冷冻阶段：将物品放入主冷阱（3）后分别将主、副冷阱（1）的保温盖（19、20）盖上，制冷系统开始制冷将物品冷冻至所需温度（温度由温度传感器（4）控制，此过程同步对主、副冷阱空间进行制冷，此时电动制冷二通阀（16）为开启状态，制冷剂可同时进入主、副冷阱蒸发器（2）内）；

2）抽真空阶段：把物品摆放到干燥架（22）上，将干燥架放置在主冷阱口后罩上干燥桶（21）；将密封盖（23）放置到副冷阱口上（此时主、副冷阱均处于密封状态）；制冷系统持续给主、副冷阱进行制冷以保持冷阱内的低温状态，同时开启真空泵（15）进行抽真空；随着时间变化物品中的冰在真空和低温的作用下不断的升华成水汽，水汽在遇到低温冷阱壁后又凝结成冰附着在主、副冷阱内壁，直至物品中的水分完全被提取（此过程中抽真空电动三通阀开启（17），主、副冷阱为连通状态；真空度由真空度模块控制（5））；

3）排水阶段：物品水分被提取后，系统全部停止运行；打开排水阀（7），冷阱内壁附着的冰通过吸收环境热量融化成水，最后通过排水管路（8）从冷阱内自然排出（此过程中排水电动三通阀（11）开启，主、副冷阱排水管为连通状态）；

模式二：主、副冷阱同时作为预冻室和捕水室使用；

1）物品冷冻阶段：按模式一的第1）步骤将物品同时放入主、副冷阱进行预冻；

2）抽真空阶段：把物品摆放到两个干燥架上，将干燥架放置在主冷阱口后分别罩上干燥桶；操作方式同模式一的第2）步骤；

3）排水阶段：同模式一的第3）步骤；

模式三：只使用其中一个冷阱（以使用主冷阱为例说明）

1）物品冷冻阶段：把物品放入主冷阱后将主冷阱的保温盖盖上制冷系统开始制冷将物品冷冻至所需温度，此过程只对主冷阱空间进行制冷（此时电动制冷二通阀为关闭状态，制冷剂只进入主冷阱蒸发器内）；

2）抽真空阶段：把物品摆放到干燥架上，将干燥架放置在主冷阱口后罩上干燥桶；此时主冷阱均处于密封状态；制冷系统持续给主冷阱进行制冷以保持冷阱内的低温状态，同时开启真空泵进行抽真空干燥直至物品水分被完全提取（此过程中抽真空电动三通阀为关闭状态，主、副冷阱为不连通）；

3）排水阶段：物品水分被完全提取后，系统全部停止运行；打开排水阀，主冷阱内壁附着的冰通过吸收环境热量融化成水，最后通过排水管路从冷阱内自然排出（此过程中排水电动三通阀为关闭状态，主、副冷阱排水管不连通，融化的水只从主冷阱排水管路排出）。