CN211854570U - 液态制冷方案吸收瓶采样制冷和低温存储复合装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液态制冷方案吸收瓶采样制冷和低温存储复合装置，与溶液吸收法大气采样设备配合使用，包括：存储仓模组，存储仓模组用于存储吸收瓶，还设有用于容纳制冷用液态物质的制冷腔体存储模组与制冷腔体连接，所述存储模组被所述制冷腔体进行制冷；制冷机构，制冷机构包括压缩机、冷凝器及蒸发器，蒸发器与制冷腔体连接，压缩机将气态冷媒压缩为高温高压的气态冷媒，高温高压的气态冷媒在冷凝器冷凝放热液化成为低温高压的液态冷媒，低温高压的液态冷媒在蒸发器中蒸发气化并于制冷腔体进行热交换。蒸发器与制冷腔体以制冷用液态物质为媒介进行热交换。

Description

液态制冷方案吸收瓶采样制冷和低温存储复合装置

技术领域

本实用新型涉及环境大气采样技术领域，尤其涉及一种方便操作、提高制冷效率、减少负重、降低能耗的液态制冷方案吸收瓶采样制冷和低温存储复合装置。

背景技术

大气采样是指采集大气中污染物样品或受污染空气样品的方法，采集方法一类是使大量空气通过液体吸收剂或固体吸附剂，将大气中浓度较低的污染物富集起来，如抽气法、滤膜法。另一类是用容器(玻璃瓶、塑料袋等)采集含有污染物的空气。

当大气中被测组分浓度较低时，采用浓缩取样法，包括溶液吸收法、填充小柱采样法、低温冷凝法和滤料采样法，此法测得的为采样时间内大气中污染物的平均浓度。大气采样要根据采样的目的和现场情况，选择合适的采样方式，确保采集的样品应具有代表性。

溶液吸收法是经常被用到的一种采样方法。当采用溶液吸收法时，根据环境空气、废气的现场采样要求，在采样的过程中，经常会对氮氧化物和碳氧化物等物质进行采样，比如对氮氧化物的采样，其在温度上具有一定的技术要求，即是要求吸收液的温度在20±4℃。对样品的存储时间要求是需要对样品在低温、阴暗处存储：1、在存储的温度为30℃时，可以稳定存储8小时；2、在存储的温度为20℃时，可以稳定存储24小时；3、在0～4℃冷藏时，则至少可稳定存储3天。

由于考虑到，现场采样人员所采取到的空气样品，从采样现场到运回实验室，且考虑到实验室的工作人员的工作一般都是安排的比较满的，因此很难保证样品会在24小时内被检验分析完成，如果超时了，则造成样品失效，检验和分析的数据不准的问题。因此为了确保符合现场采样的要求，样品需要在0～4℃冷藏，如此实验室工作人员有充分的时间对样品进行分析和检验。

现有技术中，常规的做法是：现场采样时，通过帕尔贴制冷的方式对吸收液的温度保持在20±4℃，在采样完成时，将吸收瓶转移到车载冰箱，通过车载冰箱对吸收瓶进行冷存储。但是车载冰箱的制冷方式，依然是通过帕尔贴制冷，帕尔贴制冷的效率低，而且很难做让温度保持在0～4℃的温度范围内。因此无论是在现场采样还是在采样完成之后对样品的冷藏，均是通过帕尔贴制冷以维持要求的温度条件的，帕尔贴制冷是无法保证所采得的样品是符合技术要求的。而且还存在以下不足：一是帕尔贴制冷的制冷功率非常低，制冷的效率非常低，能耗非常高，而环境空气采样地点大多在野外，需要携带移动电源到采样现场进行供电，对移动电源提出了极高的要求，既增加了采样人员在采样器材方面的负重，另外也带来更高的采样成本；二是车载冰箱并不是专业的环境采样设备，不能保证车载冰箱所用到的材料符合大气样品的存储要求；三是现有技术无法满足通过一个制冷存储装置，同时能够满足在采样和运输过程中均提供冷存储。

因此，亟需一种种方便操作、提高制冷效率、减少负重、降低能耗的液态制冷方案吸收瓶采样制冷和低温存储复合装置

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种方便操作、提高制冷效率、减少负重、降低能耗的液态制冷方案吸收瓶采样制冷和低温存储复合装置及方法。

为了实现上述目的，本实用新型提供的技术方案为：提供一种液态制冷方案吸收瓶采样制冷和低温存储复合装置，与溶液吸收法大气采样设备配合使用，其特征在于，包括：

存储仓模组，所述存储仓模组用于存储吸收瓶，还设有用于容纳制冷用液态物质的制冷腔体，所述存储仓模组与所述制冷腔体连接，所述存储仓模组被所述制冷腔体进行制冷；

制冷机构，所述制冷机构包括压缩机、冷凝器及蒸发器，所述蒸发器与所述制冷腔体连接，所述压缩机将气态冷媒压缩为高温高压的气态冷媒，所述高温高压的气态冷媒在所述冷凝器冷凝放热液化成为低温高压的液态冷媒，所述低温高压的液态冷媒在所述蒸发器中蒸发气化并与所述制冷腔体进行热交换；

所述蒸发器与所述制冷腔体以制冷用液态物质为媒介进行热交换。

所述制冷用液态物质为水和丙烷的混合物。

所述制冷用液态物质为加压条件下为液态的冷媒。

所述存储仓模组包括第一存储仓，所述制冷腔体包括第一制冷腔体，所述第一制冷腔体与所述第一存储仓连接，并对所述第一存储仓进行制冷，所述吸收瓶在所述第一存储仓内低温存储，所述第一存储仓包括：第一仓体及第一仓门，所述第一仓门设于所述第一仓体上，且所述第一仓门与所述第一仓体配合可将所述第一存储仓形成一个密封的保温空间，所述第一仓体及第一仓门均为保温材质结构。

所述存储仓模组还包括第二存储仓，所述制冷腔体包括第二制冷腔体，所述第二制冷腔体与所述第二存储仓连接，并对所述第二存储仓进行制冷，所述第二存储仓上端设有开口，且吸收瓶从所述开口置入于所述第二存储仓时，所述吸收瓶可密封地置于所述第二存储仓内。

所述第一制冷腔体与第二制冷腔体连接，还包括第一输液管及第二输液管，所述第一输液管及第二输液管用于将所述第一制冷腔体与第二制冷腔体内的制冷用液态物质进行循环。

所述第一制冷腔体及第二制冷腔体两者各设有输液口及回液口，所述第一制冷腔体的输液口通过所述第一输液管与所述第二制冷腔体的回液口连接，所述第二制冷腔体的输液口通过所述第二输液管与所述第一制冷腔体的回液口连接。

所述第一输液管上设有一用于提供输液动力的第一液泵，所述第一存储仓设有第一温度传感器，所述第二存储仓设有第二温度传感器，还包括一中央处理器，所述第一温度传感器、第二温度传感器及第一液泵均与所述中央处理器连接，所述中央处理器根据所述第一温度传感器及第二温度传感器所检测到的温度的信息以控制所述第一液泵的功率大小，所述中央处理器还控制所述压缩机的工作功率。

所述第一存储仓及第二存储仓内分别设有第一气压传感器及第二气压传感器。

所述第一制冷腔体设有一输液口及一回液口，所述第一制冷腔体的输液口及回液口上分别设有一阀门；所述第二制冷腔体亦设有一输液口及一回液口，所述第二制冷腔体的输液口及回液口上亦分别设有一阀门。

为了实现上述目的，本实用新型还提供的技术方案为：提供一种气态制冷方案大气样品采样和低温存储方法，包括：

1、采样步骤：

1.1，用于采样的吸收瓶置入所述第二存储仓，启动所述制冷机构，所述制冷机构对所述第二制冷腔体进行制冷以对所述第二存储仓进行制冷，控制所述第二存储仓的温度稳定在预定的温度范围；

1.2，启动溶液吸收法大气采样设备进行采样及完成采样；

2、低温存储步骤：

2.1，控制所述制冷机构对所述第一制冷腔体进行制冷以对所述第一存储仓进行制冷，控制所述第一存储仓的温度稳定在预定的温度范围；

2.2，待采样完成，将吸收瓶移动到所述第一存储仓内，在预定的温度范围内进行低温存储。

与现有技术相比，所述制冷机构包括压缩机、冷凝器及蒸发器，所述蒸发器与所述制冷腔体连接，所述压缩机将气态冷媒压缩为高温高压的气态冷媒，所述高温高压的气态冷媒在所述冷凝器冷凝放热液化成为低温高压的液态冷媒，所述低温高压的液态冷媒在所述蒸发器中蒸发气化并与所述制冷腔体进行热交换；所述蒸发器与所述制冷腔体以制冷用液态物质为媒介进行热交换。因此，由于压缩机制冷，其制冷效率很高，而且能确保样品在存储过程中，能将样品在预定的温度值范围内存储，又由于制冷效率高，所以能减少所携带的移动电源，能够减少采样员在采样过程中所携带的采样器材的负重。

通过以下的描述并结合附图，本实用新型将变得更加清晰，这些附图用于解释本实用新型的实施例。

附图说明

图1所示为本实用新型液态制冷方案吸收瓶采样制冷和低温存储复合装置的原理框图。

图2所示为本实用新型液态制冷方案吸收瓶采样制冷和低温存储复合装置的一个实施例的示意图。

图3所示为本实用新型液态制冷方案吸收瓶采样制冷和低温存储复合装置的制冷机构与第一存储仓的结构示意图。

图4所示为本实用新型液态制冷方案吸收瓶采样制冷和低温存储复合装置的一个实施例的电路原理模块图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本实用新型保护的范围。

参考图1、2、3，本实用新型提供一种液态制冷方案吸收瓶采样制冷和低温存储复合装置100，包括：

存储仓模组1，所述存储仓模组1用于存储吸收瓶3，还设有用于容纳制冷用液态物质的制冷腔体(图上未示)，所述存储仓模组1与所述制冷腔体连接，所述制冷腔体与所述存储仓模组1进行热交换，具体是所述制冷腔体对所述存储仓模组1进行制冷；

在本实用新型的所有实施例中，所述存储仓模组1是一种保温的、达到气密封的用于存储吸收瓶3的存储结构。具体到本实用新型的所有实施例，所述存储仓模组1主要是用于在采样过程中，和采样完成之后的吸收瓶的低温存储，无论是采样过程还是存储过程，两者均需要在低温技术条件下进行。

制冷机构2，所述制冷机构包括压缩机21、冷凝器22及蒸发器23，所述蒸发器23与所述制冷腔体连接，所述压缩机21将气态冷媒压缩为高温高压的气态冷媒，所述高温高压的气态冷媒在所述冷凝器22冷凝放热液化成为低温高压的液态冷媒，所述低温高压的液态冷媒在所述蒸发器23中蒸发气化并与所述制冷腔体进行热交换，具体是，所述蒸发器23对所述制冷腔体进行制冷；

所述蒸发器23与所述制冷腔体以制冷用液态物质为媒介进行热交换。

以上实施例中，所述存储仓模组1包括至少两个存储仓，其中一个存储仓是应用在采样过程中，用于放置吸收瓶3的存储仓，对这个采样过程使用的存储仓其仓内的温度的技术要求是20±4℃；另外一个存储仓是在采样完成之后，用于在低温存储过程中存储吸收瓶3，对这个低温存储过程中使用的存储仓其仓内的温度的技术要求是0～4℃，具体是所述第二存储仓12的温度的技术要求是 20±4℃，所述第一存储仓11的温度的技术要求是0～4℃。

一个实施例中，所述制冷用液态物质为水和丙烷的混合物。由于水是很容易得到的热交换媒介，但是水的冰点是0℃，也即是说水会在0℃以下就结成冰块，失去流动性，而为了确保所述存储仓模组1能够降温到目标温度，所述制冷用液态物质可能会被降温到0℃以下，因此加入适量的丙烷，以调节所述制冷用液态物质的冰点，使得所述制冷用液态物质在0℃以下不结冰，让所述蒸发器 23处于所述制冷腔体内，并使所述蒸发器23对所处的所述制冷腔体进行吸热，即是对所述制冷腔体进行制冷。

一个实施例中，所述制冷用液态物质为加压条件下为液态的冷媒。在本实施例中，加压条件是相对于常压条件而言的。

一个实施例中，参考图1、2、3，所述存储仓模组1包括第一存储仓11，所述制冷腔体包括第一制冷腔体24(见图3)，所述第一制冷腔体24与所述第一存储仓11连接，并对所述第一存储仓11进行制冷，所述吸收瓶3在所述第一存储仓11内低温存储，所述第一存储仓11包括：第一仓体111及第一仓门(图上未示)，所述第一仓门设于所述第一仓体111上，且所述第一仓门与所述第一仓体111配合可将所述第一存储仓11形成一个密封的保温空间，所述第一仓体 11及第一仓门均为保温材质结构。如图3所示，为了更好地显示所述第一制冷腔体24与第一仓体111的布局方式，省略了所述第一仓门，所述第一仓门为从一端旋转打开和关闭，或者推拉打开和关闭。

上述实施例中，参考图1、2、3、4，所述存储仓模组1还包括第二存储仓 12，所述制冷腔体包括第二制冷腔体25，所述第二制冷腔体25与所述第二存储仓12连接，并对所述第二存储仓12进行制冷，所述第二存储仓12上端设有开口121，且吸收瓶3从所述开口121置入于所述第二存储仓12时，所述吸收瓶 3可密封地置于所述第二存储仓12内。在本实施例中，所述第二制冷腔体25为包覆在所述第二存储仓12外壁处的夹心空腔，所述第二制冷腔体25的外壁为保温层。

上述实施例中，所述存储仓模组1包括第一存储仓11和第二存储仓12，通过压缩机制冷的方式，能够使所述第一存储仓11内温度控制在0～4℃的技术要求。因此，所述第一存储仓11是应用在采样完成之后，用于存储吸收瓶3，对温度的技术要求是0～4℃；所述第二存储仓12应用在采样过程中，用于在温度技术要求为20±4℃条件下放置吸收瓶3，而且需要说明的是，吸收瓶3放置于所述第二存储仓12时，吸收瓶3的大部分体积是置于所述第二存储仓12内，而上端会露出小部分，吸收瓶3的进气口和出气口会裸露在所述第二存储仓12的上方。本实用新型中所述第二存储仓12的开口121设置成圆形，因此适合配置的吸收瓶3的外形是圆柱形的吸收瓶，当外形是圆柱形的吸收瓶3置入于所述第二存储仓12时，吸收瓶3与圆形的所述开口121密封配合，要求达到气密封技术要求。

一个实施例中，参考图2，所述第一制冷腔体24及第二制冷腔体25两者各设有输液口及回液口，所述第一制冷腔体设有输液口24a，回液口24b，所述第二制冷腔体设有输液口25a，回液口25b，所述第一制冷腔体24的输液口24a 通过所述第一输液管26与所述第二制冷腔体25的回液口25b连接，所述第二制冷腔体25的输液口25a通过所述第二输液管27与所述第一制冷腔体24的回液口24b连接。

一个实施例中，参考图2、3、4，所述第一输液管26上设有一用于提供输液动力的第一液泵6，所述第一存储仓11设有第一温度传感器7，所述第二存储仓12设有第二温度传感器8，还包括一中央处理器9(参考图4)，所述第一温度传感器7、第二温度传感器8及第一液泵6均与所述中央处理器9连接，所述中央处理器9根据所述第一温度传感器7及第二温度传感器8所检测到的温度的信息以控制所述第一液泵6的功率大小，所述中央处理器9还控制所述压缩机21的工作功率。在本实施例中所述第一温度传感器7及第二温度传感器8 分别用于检测所述第一存储仓11及第二存储仓12的温度信息，能够确保所述第一存储仓11及第二存储仓12内的温度符合采样或者存储样品的技术要求。

参考图2，所述第一存储仓11及第二存储仓12内分别设有第一气压传感器 15及第二气压传感器16。所述第一气压传感器15及第二气压传感器16能够检测所述第一存储仓11及第二存储仓12内的气压的大小，随时掌握所述第一存储仓11及第二存储仓12的气密性是否达到要求，以保持所述第一存储仓11及第二存储仓12内气压的稳定。

一个实施例中，参考图2，所述第一制冷腔体24设有一输液口24a及一回液口24b，所述第一制冷腔体24的输液口24a及回液口24b上分别设有一阀门 28a、28b；所述第二制冷腔体25亦设有一输液口25a及一回液口25b，所述第二制冷腔体25的输液口25a及回液口25b上亦分别设有一阀门29a、29b。通过设置阀门，能够随时开启或者关闭所述第一制冷腔体24及第二制冷腔体25 的制冷用液体物质的循环，比如在采样过程中，所有的阀门开启，所述第一制冷腔体24内的制冷用液态物质与所述第二制冷腔体25内的制冷用液态物质进行循环，使所述第二制冷腔体25的温度降低，进而使所述第二存储仓12内的温度降低，保持所述第二存储仓12内的温度符合采样温度技术要求；待采样完成之后，所有的阀门关闭，将所述第二存储仓12内放置的吸收瓶移动到所述第一存储仓11内，让完成采样的吸收瓶在所述第二存储仓12内进行冷存储，保持所述第二存储仓12内的温度符合低温存储温度技术要求。

上述实施例中，所述第二制冷腔体25的制冷，是通过与所述第一制冷腔体 24热交换而制冷的，在其他实施例中，也可以通过所述蒸发器23直接对所述第二制冷腔体进行热交换而使所述第二制冷腔体25制冷。

本实用新型还公开一种利用液态制冷方案吸收瓶采样制冷和低温存储复合装置进行采样和存储的方法包括：

1、采样步骤：

1.1，用于采样的吸收瓶置入所述第二存储仓，启动所述制冷机构，所述制冷机构对所述第二制冷腔体进行制冷以对所述第二存储仓进行制冷，控制所述第二存储仓的温度稳定在预定的温度范围；采样时，需要将所述第二存储仓内的温度控制在20±4℃，吸收瓶是放置在所述第二存储仓内进行采样。

1.2，启动溶液吸收法大气采样设备进行采样及完成采样；

2、低温存储步骤：

2.1，控制所述制冷机构对所述第一制冷腔体进行制冷以对所述第一存储仓进行制冷，控制所述第一存储仓的温度稳定在预定的温度范围；

2.2，待采样完成，将吸收瓶移动到所述第一存储仓内，在预定的温度范围内进行低温存储。

因此当采样完成时，吸收瓶可以在所述第一存储仓内进行低温存储，与此同时，关闭四个阀门，及拔掉所述第一输液管及第二输液管。而且，存储有吸收瓶的装置继续运行，并将装置运输回实验室等待实验分析。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种液态制冷方案吸收瓶采样制冷和低温存储复合装置，与溶液吸收法大气采样设备配合使用，其特征在于，包括：

存储仓模组，所述存储仓模组用于存储吸收瓶，还设有用于容纳制冷用液态物质的制冷腔体，所述存储仓模组与所述制冷腔体连接，所述存储仓模组被所述制冷腔体进行制冷；

制冷机构，所述制冷机构包括压缩机、冷凝器及蒸发器，所述蒸发器与所述制冷腔体连接，所述压缩机将气态冷媒压缩为高温高压的气态冷媒，所述高温高压的气态冷媒在所述冷凝器冷凝放热液化成为低温高压的液态冷媒，所述低温高压的液态冷媒在所述蒸发器中蒸发气化并与所述制冷腔体进行热交换；

所述蒸发器与所述制冷腔体以制冷用液态物质为媒介进行热交换。

2.如权利要求1所述的液态制冷方案吸收瓶采样制冷和低温存储复合装置，其特征在于，所述制冷用液态物质为水和丙烷的混合物。

3.如权利要求1所述的液态制冷方案吸收瓶采样制冷和低温存储复合装置，其特征在于，所述制冷用液态物质为加压条件下为液态的冷媒。

4.如权利要求1所述的液态制冷方案吸收瓶采样制冷和低温存储复合装置，其特征在于，所述存储仓模组包括第一存储仓，所述制冷腔体包括第一制冷腔体，所述第一制冷腔体与所述第一存储仓连接，并对所述第一存储仓进行制冷，所述吸收瓶在所述第一存储仓内低温存储，所述第一存储仓包括：第一仓体及第一仓门，所述第一仓门设于所述第一仓体上，且所述第一仓门与所述第一仓体配合可将所述第一存储仓形成一个密封的保温空间，所述第一仓体及第一仓门均为保温材质结构。

5.如权利要求4所述的液态制冷方案吸收瓶采样制冷和低温存储复合装置，其特征在于，所述存储仓模组还包括第二存储仓，所述制冷腔体包括第二制冷腔体，所述第二制冷腔体与所述第二存储仓连接，并对所述第二存储仓进行制冷，所述第二存储仓上端设有开口，且吸收瓶从所述开口置入于所述第二存储仓时，所述吸收瓶可密封地置于所述第二存储仓内。

6.如权利要求5所述的液态制冷方案吸收瓶采样制冷和低温存储复合装置，其特征在于，所述第一制冷腔体与第二制冷腔体连接，还包括第一输液管及第二输液管，所述第一输液管及第二输液管用于将所述第一制冷腔体与第二制冷腔体内的制冷用液态物质进行循环。

7.如权利要求6所述的液态制冷方案吸收瓶采样制冷和低温存储复合装置，其特征在于，所述第一制冷腔体及第二制冷腔体两者各设有输液口及回液口，所述第一制冷腔体的输液口通过所述第一输液管与所述第二制冷腔体的回液口连接，所述第二制冷腔体的输液口通过所述第二输液管与所述第一制冷腔体的回液口连接。

8.如权利要求6所述的液态制冷方案吸收瓶采样制冷和低温存储复合装置，其特征在于，所述第一输液管上设有一用于提供输液动力的第一液泵，所述第一存储仓设有第一温度传感器，所述第二存储仓设有第二温度传感器，还包括一中央处理器，所述第一温度传感器、第二温度传感器及第一液泵均与所述中央处理器连接，所述中央处理器根据所述第一温度传感器及第二温度传感器所检测到的温度的信息以控制所述第一液泵的功率大小，所述中央处理器还控制所述压缩机的工作功率。

9.如权利要求4所述的液态制冷方案吸收瓶采样制冷和低温存储复合装置，其特征在于，所述第一存储仓及第二存储仓内分别设有第一气压传感器及第二气压传感器。

10.如权利要求6～8任一项所述的液态制冷方案吸收瓶采样制冷和低温存储复合装置，其特征在于，所述第一制冷腔体设有一输液口及一回液口，所述第一制冷腔体的输液口及回液口上分别设有一阀门；所述第二制冷腔体亦设有一输液口及一回液口，所述第二制冷腔体的输液口及回液口上亦分别设有一阀门。

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