CN214009562U - 一种加热室空气混匀装置 - Google Patents

Abstract

一种加热室空气混匀装置，包括用于收纳待加热反应件的加热腔室、用于混匀流经的空气并将混匀的空气泵入加热腔室内的漩涡风机以及用于加热流经的空气的加热管道，加热腔室有互呈相对分布的进风口和出风口，漩涡风机的出风端与进风口连通，加热管道的出风端与漩涡风机的进风端连通。利用漩涡风机本身的特性，可将空气进行强制且充分的混匀，以保证进入加热腔室内的空气的温度是一致的，并使得加热腔室内的不同区域位置的温度也是相对均一的，而收纳于加热腔室内的所有待加热反应件则能够处于同一温度环境内，既有利于待加热反应件的热反应效果，又可以缩短待加热反应的升降温时间，加快反应进程。

Description

一种加热室空气混匀装置

技术领域

本实用新型涉及生物医学检测领域，具体涉及一种加热室空气混匀装置。

背景技术

聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction，简称PCR）是一种用于放大扩增特定的DNA 片段的分子生物学技术，而PCR扩增仪的出现则使得PCR技术实现了自动化，并使得PCR技术在诸如遗传性疾患诊断、临床标本中病原体的核酸检测、遗传学鉴定、基因复制以及分析激活癌基因中的突变情况等方面获得了广泛的应用。

PCR扩增仪的核心即相当于一个温控设备，其可以针对不同的反应条件来实现目标反应物在变性、复性（退火）、延伸等不同阶段的温度和时间的控制。目前，现有技术中的PCR扩增仪的温控方式主要利用由半导体加热片和导热模块以热传导的方式来完成对目标反应物的温度调控的，受不同介质导热系数存在差异等因素的影响，目标反应物的温变具有一定的滞后性，升降温速率较慢。因此，为提高目标反应物的升降温速率，热风风浴方案可作为温控设备的一个重要选项；然而，热风风浴方式的温度分布不均匀，很容易对热反应进程及结果造成严重的负面影响，这也是在进行温控设备设计时需要解决的瓶颈问题。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种加热室空气混匀装置，以达到增强加热室温度的均匀性的目的。

一种实施例中提供一种加热室空气混匀装置，包括：

加热腔室，用于收纳待加热反应件，所述加热腔室具有互呈相对分布的进风口和出风口；

漩涡风机，用于混匀流经的空气并将混匀的空气泵入所述加热腔室，所述漩涡风机的出风端与进风口连通；以及

加热管道，用于加热流经的空气，所述加热管道的出风端与漩涡风机的进风端连通。

一个实施例中，所述加热腔室还具有出入口，用于所述待加热反应件收纳在加热腔室，所述进风口和出风口中的其中一个开设在加热腔室的左腔壁、另一个开设于加热腔室的右腔壁，所述出入口开设在加热腔室的顶腔壁。

一个实施例中，所述加热管道包括：

风道管件，所述风道管件的出风端通过漩涡风机与进风口连通；以及

加热件，用于加热流经的空气，所述加热件为一设置在风道管件内的锥体结构，所述加热件的中心轴与风道管件的中心线重合，且所述加热件的锥底端朝向漩涡风机。

一个实施例中，所述加热件包括锥形骨架和加热丝，所述锥形骨架与风道管件连接；所述加热丝沿锥形骨架的轴向方向缠绕在锥形骨架外周侧。

一个实施例中，所述锥形骨架为一由若干片支撑板作交叉连接或同轴拼接后形成的结构体，所述支撑板的形状为等腰梯形、等腰三角形、直角梯形、直角三角形中的至少一种。

一个实施例中，还包括引流风机，所述引流风机设置在加热管道的进风端，用于引导空气进入加热管道内。

一个实施例中，所述引流风机为漩涡式风机。

依据上述实施例的加热室空气混匀装置，包括用于收纳待加热反应件的加热腔室、用于混匀流经的空气并将混匀的空气泵入加热腔室内的漩涡风机以及用于加热流经的空气的加热管道，加热腔室有互呈相对分布的进风口和出风口，漩涡风机的出风端与进风口连通，加热管道的出风端与漩涡风机的进风端连通。利用漩涡风机本身的特性，可将空气进行强制且充分的混匀，以保证进入加热腔室内的空气的温度是一致的，并使得加热腔室内的不同区域位置的温度也是相对均一的，而收纳于加热腔室内的所有待加热反应件则能够处于同一温度环境内，既有利于待加热反应件的热反应效果，又可以缩短待加热反应的升降温时间，加快反应进程。

附图说明

图1为一种实施例的加热室空气混匀装置的结构分解示意图。

图2为一种实施例的加热室空气混匀装置在应用状态下的结构装配示意图。

图3为一种实施例的加热室空气混匀装置在应用状态下的结构剖面示意图。

图4为一种实施例的加热室空气混匀装置的控制系统原理框图。

图5为一种实施例的加热室空气混匀装置的加热件的结构分解示意图。

图中：

10、加热腔室；a、进风口；b、出风口；c、出入口；20、漩涡风机；30、加热管道；31、风道管件；32、加热件；32-1、锥形骨架；32-2、加热丝；32-3、卡接槽；40、引流风机；50、温度检测件；A、待加热反应件；B、温控件。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。

请参考图1、图2和图3，一种实施例提供了一种加热室空气混匀装置，包括用于收纳待加热反应件A的加热腔室10、用于混匀流经的空气并将空气泵入加热腔室10的漩涡风机20、用于加热流经的空气的加热管道30和用于将外部空气引流至加热管道30内的引流风机40；下面分别说明。

请参阅图1、图2和图3，加热腔室10为一中空壳体结构，利用其壳体空间，可在不受待加热反应件A的数量、大小、形状和排布方式等条件的限制下，按照实际需要来收纳待加热反应件A，以使待加热反应件A能够在加热腔室10能够完成与空气的热交换，从而实现对待加热反应件A的升温或降温的温度变化调控；本实施例中，加热腔室10为一中空方体结构，在加热腔室10的左侧壁上开设有用于供热空气流入的进风口a，在加热腔室10的右侧壁上开设有供空气排出的出风口b，在加热腔室10的顶侧壁上则开设有便于操作人员取放待加热反应件A的出入口c，从而使得进风口a与出风口b互为相对分布（即：分布于加热腔室10的两个对称侧），以此，既可以使热空气在加热腔室10内流动的过程中能够与待加热反应件A进行充分接触，以完成热交换过程中，又可以在最大限度延长热空气在加热腔室10内流动的距离同时，简化加热腔室10内的结构，以为待加热反应件A提供充裕的结构空间。在另一个实施例中，也可省略出入口c，利用出风口b作为将待加热反应件A放置并收纳在加热腔室10内的结构通道。

需要说明的是：待加热反应件A是指承载有内容物的反应器件，反应器件包括但不限于反应管、基因芯片、PCR反应板、检测管等常规检测或实验器具，内容物包括但不限于聚合酶、脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）等生物化学样本或物质。

在其他实施例中，加热腔室10也可根据实际情况采用其他形状的壳体结构，如中空圆柱体结构、中空多边形结构体、球壳状结构体等等，并且进风口a和出风口b互为相对分布。

请参阅图1、图2和图3，漩涡风机20安装在进风口a与加热管道30之间，以使漩涡风机20的出风端与进风口a连通，进风端与加热管道30的出风端连通；利用漩涡风机20所具备的能够使进入的空气被均匀混合并加速排出的这一性能；其一，利用漩涡风机20将由加热管道30排出的空气（通常处于不同空间区域或位置的空气的温度是不同的，亦可理解为：由加热管道30所排出的空气的温度是不均匀或不一致的）进行强制地充分混匀，确保经由进风口a进入加热腔室10的空气的温度是一致的或均一的，从而使得加热腔室10内不同区域位置的温度也是相对均一的，既可以为加热腔室10内的所有待加热反应件A处于同一温度环境创造有利条件，又可以以相同的温变速率对所有待加热反应件A进行同步快速的升温或降温调控；其二，利用漩涡风机20既可以将外部空气引流至加热管道30内，以在加热管道30内被加热后形成热空气，又可以对形成的热空气进行加压提速，从而提高空气的流动速度，从而为快速地调控加热腔室10内的温度创造条件，使加热腔室10的变温速度更快。本实施例中，漩涡风机20也可理解为是漩涡风扇、漩涡鼓风机等等。

请参阅图1、图2和图3，加热管道30主要由风道管件31和加热件32组成，风道管件31的一端（即：出风端）与漩涡风机20的进风端对接连通，风道管件31主要用于为气流流入加热腔室10内提供结构通道，使得加热管道30外部的空气能够在诸如漩涡风机20等部件的作用下能够经由风道管件31流入加热腔室10内并最终从出风口b排出；加热件32则安装在风道管件31内，其可根据实际情况采用现有的半导体加热器或者热电阻加热器等等，在空气流经加热件32时，会与加热件32发生热交换，从而在空气被加热后形成热空气。在空气流动的过程中，邻近加热件32的空气在被加热后，其温度相对较高，而远离加热件32的空气的温度则相对偏低，从而导致由风道管件31所排出的空气中，处于不同区域或位置的空气的温度是不尽相同的，故利用漩涡风机20可将不同温度的空气进行混匀，从而使得进入加热腔室10内的空气的温度是一致均一的。

请参阅图1、图2和图3，引流风机40安装在风道管件31的另一端（即：进风端），相当于引流风机40和漩涡风机20位于加热管道30的两端，且引流风机40和漩涡风机20对空气的输送方向是同向的，利用引流风机40可配合漩涡风机20引导外部空气进入加热管道30内，从而在降低涡流风机20的功率标准的情况下，可增加风压、提高空气的流动速度。本实施例中，引流风机40和漩涡风机20采用相同的类型，即均为漩涡式风机。另一个实施例中，引流风机40也可采用轴流风机或者根据风道管件31的走向采用离心风机。其他实施例中，在漩涡风机20的功率满足需求的情况下，也可省略引流风机40。

基于此，通过在加热腔室10的进风侧设置漩涡风机20，利用漩涡风机20本身的特性，可将空气进行强制且充分的混匀，从而保证进入加热腔室10内的空气的温度是一致的，进而使得加热腔室10内的不同区域位置的温度相对均一，而收纳于加热腔室10内的所有待加热反应件A则能够处于同一温度环境内，既有利于待加热反应件A的加热反应，又可以缩短待加热反应A的升降温时间，从而加快热反应进程。

一个实施例中，请参阅图1、图3和图5，加热件32采用锥体结构（亦可理解为是塔式结构），优选为圆锥体结构；其中，加热件32的中心轴与风道管件31的中心线重合，并且加热件32的锥底端朝内（即：朝向漩涡风机20）、锥顶端朝外，从而既可以利用加热件32的结构形态对气流起到导流的作用，使流经的空气能够尽量地与加热件32进行接触并完成热交换，从而最大限度地保持热空气的温度一致均一，又可以提高热量的利用率并为加快空气的温变速率创造条件。本实施例中，加热件32主要由绝缘材料制成的锥形骨架32-1和由诸如合金材料制成的加热丝32-2组成，锥形骨架32-1与风道管件31连接，以将加热件32固定安装在风道管件31内的预定区域位置，加热丝32-2沿锥形骨架32-1的轴向方向（或延伸方向）缠绕在锥形骨架32-1的外周侧。另一个实施例中，加热件32也可采用沿风道管件31的中心线进行分布的柱状或丝状结构体，如将加热丝等缠绕在一沿风道管件31的中心线分布的支撑柱上，以构成加热件32，此时，需要完全依靠漩涡风机20将热空气进行混匀。

一个实施例中，请参阅图1，锥形骨架32-1由两片整体形状呈等腰梯形或等腰三角形的支撑板作交叉连接后形成，从而使得锥形骨架32-1的径向截面形状呈现近似于十字形或“X”形，而整体轮廓形状则近似于一个圆锥体或锥台体；同时，在支撑板的腰边上（亦可理解为是锥形骨架32-1的外周）设有沿轴向方向呈并排分布的多个卡接槽32-3；加热丝32-2则通过卡接槽32-3缠绕并固定在锥形骨架32-1，从而使得整个加热件32构成外周布满加热丝32-2且整体呈锥体结构或塔式结构的构造，利用锥形骨架32-1与加热丝32-2之间的结构间隙以及加热丝32-2与进风部12的内壁之间的结构间隙，既可以为空气流动提供通道，使空气能够大面积地与加热丝32-2进行接触，从而最大限度地提高热空气温度的均一性，又可以减少气流流动的阻力。

其他实施例中，锥形骨架32-1可由至少三片整体形状呈直角梯形或直角三角形的支撑板组成，将支撑板的内侧进行同轴拼装连接，从而使得锥形骨架32-1的径向截面形状呈现近似于十字形、“X”形或辐射状。锥形骨架32-1也可由一根轴杆和若干个支杆组成，可将轴杆按加热丝32-2的缠绕圈数划分为多个节段，在每个节段上沿圆周方向设置若干个长度相同的支杆，沿轴杆的长度方向，不同节段上的支杆的长度则自前向后逐渐递增，从而形成锥形骨架32-1，此时既可以为加热丝32-2的缠绕提供载体，又可以最大限度地减少进风部12内的风阻。

一个实施例中，加热腔室10还具有采用透光材料制成的透光部，以使光线能够透过透光部进入加热腔室10内，在加热腔室10内的待加热反应件A完成升温或降温的加热反应后，能够通过透光部来拍摄待加热反应件A的图像（如静态图片），从而获取内容物的反应结果。本实施例中，透光部采用具有高透光性能的石英材料制成，其可以采用嵌装在加热腔室10的腔壁上（如底腔壁）上的独立结构件，也可以通过对加热腔室10的腔壁材料的选择，利用加热腔室10的腔壁（如底腔壁）作为透光部。

请参阅图4，一种实施例提供的一种加热室空气混匀装置，还包括用于与温控件B电连接的温度检测件50；具体的，温度检测件50为温度传感器，至少温度检测件50的探头部分是设置在加热腔室10内或者进风口a等位置，以此，通过温度检测件50来实时检测获取加热腔室10内的温度信息，并将温度信息输出至温控件B，使得温控件B能够根据温度信息与预设的温度阈值进行比较，从而控制加热件32的加热功率或者对加热件32进行启闭通断控制；需要指出的是，温控件B可采用现有技术中能够对加热件32的发热功率进行实时调控的相关功能装置，如主要由能够执行计算机程序的控制器、用于将加热件32与控制器进行电路连接并对电路进行通断控制的开关件（如继电器等）组成；同时，温控件B还可同时与漩涡风机20和引流风机40电连接，以便根据诸如温度检测件50所检测的温度信息等实际情况，对风机的转速、启闭等进行适时调控。如：在对加热腔室10内的温度或者待加热反应件A的环境温度进行升温调控时，可控制漩涡风机20和引流风机40启动，以从外部抽取冷空气，使冷空气在进入加热管道30内后被迅速加热后形成热空气，而后在漩涡风机20的作用下充分混匀并最终进入加热腔室10内，从而在于待加热反应件A进行热交换后，完成对待加热反应件A的升温；反之，在进行降温调控时，则可利用温控件B调控加热件32的加热功率或者直接关闭加热件32的加热功能，利用涡流风机20和引流风机40将温度相对较低的空气或者冷空气输送至加热腔室10内，从而冲走加热腔室10内原有的温度相对偏高的空气，并完成与待加热反应件A的热交换后，实现降温。

以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (7)

1.一种加热室空气混匀装置，其特征在于，包括：

加热腔室，用于收纳待加热反应件，所述加热腔室具有互呈相对分布的进风口和出风口；

漩涡风机，用于混匀流经的空气并将混匀的空气泵入所述加热腔室，所述漩涡风机的出风端与进风口连通；以及

加热管道，用于加热流经的空气，所述加热管道的出风端与漩涡风机的进风端连通。

2.如权利要求1所述的加热室空气混匀装置，其特征在于，所述加热腔室还具有出入口，用于所述待加热反应件收纳在加热腔室，所述进风口和出风口中的其中一个开设在加热腔室的左腔壁、另一个开设于加热腔室的右腔壁，所述出入口开设在加热腔室的顶腔壁。

3.如权利要求1所述加热室空气混匀装置，其特征在于，所述加热管道包括：

风道管件，所述风道管件的出风端通过漩涡风机与进风口连通；以及

加热件，用于加热流经的空气，所述加热件为一设置在风道管件内的锥体结构，所述加热件的中心轴与风道管件的中心线重合，且所述加热件的锥底端朝向漩涡风机。

4.如权利要求3所述的加热室空气混匀装置，其特征在于，所述加热件包括锥形骨架和加热丝，所述锥形骨架与风道管件连接；所述加热丝沿锥形骨架的轴向方向缠绕在锥形骨架外周侧。

5.如权利要求4所述的加热室空气混匀装置，其特征在于，所述锥形骨架为一由若干片支撑板作交叉连接或同轴拼接后形成的结构体，所述支撑板的形状为等腰梯形、等腰三角形、直角梯形、直角三角形中的至少一种。

6.如权利要求1-5中任一项所述的加热室空气混匀装置，其特征在于，还包括引流风机，所述引流风机设置在加热管道的进风端，用于引导空气进入加热管道内。

7.如权利要求6所述的加热室空气混匀装置，其特征在于，所述引流风机为漩涡式风机。

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