CN218321429U - 一种紧凑型管路组件及生物液体温控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种紧凑型管路组件，其包括盘管、盘管架，盘管架中部设有盘管架穿口，盘管穿过盘管架穿口并固定在盘管架的相对的两个侧面上，盘管呈双层等距螺旋盘绕且两层相互错开，这种管路结构使得盘管最大限度密集分布并能实现正反面双向加热，提高了热传递效率。本申请还公开了一种生物液体温控装置，包括壳体、温度传感器、保温外壳、温度发生器、模块面板和上述的管路组件。将装置集成在培养系统或仪器中，能实现一体化、多功能操作，简化了实验步骤。

Description

一种紧凑型管路组件及生物液体温控装置

技术领域

本实用新型属于温度控制技术领域，具体涉及一种紧凑型管路组件及生物液体温控装置。

背景技术

在生物技术、化工制备等领域中,往往需要对流体进行快速加热或冷却，例如在细胞制备过程中，细胞培养基在使用前需要进行预热以防止温度差异对细胞造成损伤。一般情况下，培养基需要在零下20摄氏度至4摄氏度的环境下保存，而使用时需要将配制好的培养基在37摄氏度水浴箱中预热30分钟以满足使用时的温度要求。传统的预热方式是直接将盛放培养基的培养瓶放置于培养盆中，再将培养盆放置于水浴箱中进行预热。但由于培养基预热前后温差较大，使得培养瓶受温差的影响很容易发生瓶塞与瓶身脱离的情况，而瓶塞脱离后极有可能会造成培养基被污染。

现有的生物液体预热技术是将预热装置集成在培养系统或仪器本身中，实现按需预热，实时预热。这种技术对加热效率有较高的要求，需要实现在较短的时间内完成较高的热传递，现有的加热装置多采用简单螺旋或矩形管路结构，将管路空间体积减小，并采用对流等方式进行热传递。

例如CN112226347A公开了一种微生物连续培养装置，包括培养罐和设置在培养罐内的曝气管和加热管，加热管环绕在曝气管外围并对培养罐内的培养液加热。

然而此类设计的热传递效率并不高，且只能预热，缺少冷却功能。为了达到预期的目的，必须增加尺寸，改进管路结构，提高加热功率才能满足需求。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种紧凑型管路组件及生物液体温控装置，可以快速加热或冷却流体，提高热传递效率。

为了至少实现上述目的之一，本实用新型采用的技术方案为：

一种紧凑型管路组件，其特征在于，包括盘管和盘管架，盘管架的中部设有盘管架穿口，盘管穿过盘管架穿口，并且固定在盘管架的相对的两个侧面上。

进一步地，所述盘管呈圆盘状盘绕。

进一步地，所述盘管呈双层等距螺旋盘绕且两层相互错开，使得盘管最大限度密集分布并能实现正反面双向加热，提高了热传递效率。

进一步地，所述盘管架正反面均设有盘管架凹槽，所述盘管架凹槽形状与所述盘管外形相适配。

进一步地，所述盘管的一端为盘管入口，另一端为盘管出口，所述盘管入口和所述盘管出口均固定在所述盘管架的上部的同一侧。

进一步地，所述模块面板上设有固定所述盘管入口和盘管出口的镂空结构。

本申请还提供了一种生物液体温控装置，其包含壳体、温度传感器、保温外壳、温度发生器、模块面板和上述管路组件。

进一步地，所述壳体的中部为空腔结构，所述管路组件位于所述空腔结构内，且所述盘管的管壁紧邻所述空腔结构的表面，所述壳体优选由高导热率的金属(如铝)制成。

进一步地，所述保温外壳包覆在所述壳体的外表面上，所述保温外壳优选由绝热性能高、重量轻的材料(如发泡塑料)制成。

进一步地，所述模块面板固定在所述保温外壳的上表面上。

进一步地，所述温度传感器嵌入所述壳体内，所述温度传感器优选为埋入式热电阻。

进一步地，所述温度发生器贴附在所述壳体的外表面上，其用于对所述管路组件进行加热或制冷。

进一步地，所述温度发生器为加热片，所述加热片贴附在所述壳体的外表面上，所述加热片优选为两个，分别贴附在所述壳体的前后表面，尺寸略小于壳体外壁。

进一步地，所述温度发生器为半导体制冷器，所述半导体制冷器贴附在壳体的外表面上。

更进一步地，所述半导体制冷器优选为帕尔贴，贴附在所述壳体的一面为制冷面(吸热面)，另一面为散热面，当电流通过热电偶时，其中一个结点散发热而另一个结点吸收热，实现对管路组件内的生物液体如冻存液制冷，所述散热面上设有散热片，所述散热片为鳍片式散热片，避免半导体制冷器过热损毁。

进一步地，所述模块面板中部设有镂空的模块面板开口，所述盘管架的上部穿过所述模块面板开口。

进一步地，所述盘管架的上部穿过所述模块面板开口，所述盘管入口和盘管出口均固定在所述盘管架的上部。

本实用新型与现有技术相比的有益效果如下：

1)改进的紧凑型管路结构使得盘管最大限度密集分布并能实现正反面双向加热，提高了热传递效率。

2)将生物液体温控装置集成在培养系统或仪器本身中，实现了一体化、多功能操作，简化了实验步骤。

3)半导体制冷器的散热面上设有鳍片式散热片，有效避免了半导体制冷器过热损毁。

4)壳体外侧设置有发泡塑料保温外壳,使得加热效率进一步提高。

附图说明

图1为本实用新型管路组件的结构示意图；

图2为本实用新型生物液体温控装置的结构分解图；

图3为本实用新型生物液体温控装置升温时的整体结构示意图；

图4为本实用新型生物液体温控装置冷却时的结构剖视图；

图5为本实用新型生物液体温控装置冷却时的整体结构示意图；

图中各部件标记如下：1-管路组件、101-盘管、102-盘管架、103-盘管架穿口、104-盘管入口、105-盘管出口、106-盘管架凹槽、2-壳体、3-温度传感器、4-保温外壳、5-温度发生器、501-加热片、502-半导体制冷器、6-模块面板、601-模块面板开口。

具体实施方式

下面结合附图来进一步描述本实用新型的技术方案，本实用新型的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但是应当理解，实施例仅是示例性的，不对本实用新型的范围构成限制。

需要说明的是，本申请文件的权利要求书、说明书中的术语“前”、“后”、“侧”、“上”、“下”等所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，而不必理解为所指的装置或部件必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，“固定”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1示出了本实用新型紧凑型管路组件的具体结构。管路组件1包含盘管101和盘管架102，盘管架102的中部设有盘管架穿口103，盘管101穿过盘管架穿口103，并且固定在盘管架102的相对的两个侧面上。盘管101的一端为盘管入口104，另一端为盘管出口105，盘管入口104和盘管出口105均固定在盘管架102的上部的同一侧。盘管101能与外部冷源或热源接触，实现盘管自身温度的降低或升高。当生物液体自盘管入口104进入，流经盘管101后，从盘管出口105流出，从而实现生物液体的冷却或者加热。

如图1所示，盘管101呈双层等距螺旋盘绕且两层相互错开。这种改进的紧凑型管路组件使得盘管101最大限度密集分布并能实现正反面双向加热，提高了热传递效率。盘管架102正反面均设有盘管架凹槽106，盘管架凹槽106形状与盘管101外形相适配。

图2示出了本实用新型一种生物液体温控装置的具体结构，该生物液体温控装置包括管路组件1、壳体2、温度传感器3、保温外壳4、温度发生器5、模块面板6。

具体地，壳体2的中部为空腔结构，管路组件1位于空腔结构内，且盘管101的管壁紧邻空腔结构的表面，保温外壳4包覆在壳体2的外表面上，温度传感器3设置在壳体2内。温度发生器5贴附在壳体2的外表面上，其用于对管路组件1进行加热或制冷。盘管入口104和盘管出口105均设在盘管架102的上部的同一侧，模块面板6固定在保温外壳4的上表面上，盘管架102的上部分穿过模块面板开口601。

为了适应生物液体冷却或升温的需要，温度发生器5为半导体制冷器502或加热片501。本实用新型生物液体温控装置集成在培养系统或仪器中，实现了一体化、多功能操作，极大地简化了实验步骤。

图3示出了生物液体升温时的生物液体温控装置的具体结构，该装置中的温度发生器5为解热片501，且加热片501优选为两片，尺寸略小于壳体2外表面，分别贴附在壳体2的外表面前后两侧上。保温外壳4由绝热性能高、重量轻的材料(如发泡塑料)制成，壳体2由高导热率的金属(如铝)制成，使得加热效率进一步提高。温度传感器3可以为埋入式热电阻或其他温度感测元件，设在壳体2内，用来反映被加热生物液体的温度。

图4和图5示出了生物液体冷却时的生物液体温控装置的具体结构。该装置中的温度发生器5为半导体制冷器502，壳体2的外表面上贴附有半导体制冷器502，半导体制冷器502可对管路组件内的生物液体进行制冷。半导体制冷器502穿过保温外壳4，半导体制冷器502可以为帕尔贴或其他制冷元件，在此不做限制，当电流通过热电偶时，帕尔贴其中一个结点散发热而另一个结点吸收热。与壳体2相连的一面为制冷面，另一面为散热面，实现对管路组件内的生物液体如冻存液的制冷，且半导体制冷器502的散热面上设有鳍片式散热片，贴附在半导体制冷器502上，有效避免了半导体制冷器502过热损毁。

为了更好地理解本实用新型的技术方案，以下以预热培养基过程为例说明本实用新型的使用方法：

1)在无菌条件下，将装有低温(例如4℃)液体培养基的容器通过无菌软管连接盘管的入口，同时将软管连接蠕动泵。然后将培养瓶通过无菌管路连接盘管的出口。

2)开启加热片，并通过温度传感器控制盘管的温度为37℃左右。

3)启动蠕动泵并控制蠕动泵的转速，使低温状态的液体培养基缓慢流入盘管入口，然后在盘管内逐渐升温，当液体培养基从盘管出口流出时，温度达到37℃，再分装入培养瓶中，备用。

4)培养基预热、分装完毕，关闭加热片、蠕动泵，将培养基容器与拆分，然后对装置进行无菌清洗，消毒，以备下一次使用。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种紧凑型管路组件，其特征在于：所述紧凑型管路组件(1)包含盘管(101)和盘管架(102)；

所述盘管架(102)的中部设有盘管架穿口(103)；

所述盘管(101)穿过所述盘管架穿口(103)，并且固定在所述盘管架(102)的相对的两个侧面上。

2.根据权利要求1所述的管路组件，其特征在于：所述盘管(101)呈圆盘状盘绕。

3.根据权利要求1或2所述的管路组件，其特征在于：所述盘管(101)呈双层等距螺旋盘绕且两层相互错开。

4.根据权利要求1所述的管路组件，其特征在于：所述盘管架(102)正反面均设有盘管架凹槽(106)，所述盘管架凹槽(106)形状与所述盘管(101)外形相适配。

5.根据权利要求1所述的管路组件，其特征在于：所述盘管(101)的一端为盘管入口(104)，另一端为盘管出口(105)，所述盘管入口(104)和所述盘管出口(105)均固定在所述盘管架(102)的上部的同一侧。

6.一种生物液体温控装置，其特征在于：所述生物液体温控装置包含壳体(2)、温度传感器(3)、保温外壳(4)、温度发生器(5)、模块面板(6)和权利要求1-5中任一项所述的管路组件；

所述壳体(2)的中部为空腔结构，所述管路组件(1)位于所述空腔结构内，且所述盘管(101)的管壁紧邻所述空腔结构的表面；

所述温度发生器(5)贴附在所述壳体(2)的外表面上，其用于对所述管路组件(1)进行加热或制冷；

所述保温外壳(4)包覆在所述壳体(2)的外表面上；

所述温度传感器(3)嵌入所述壳体(2)内；

所述模块面板(6)固定在所述保温外壳(4)的上表面上。

7.根据权利要求6所述的生物液体温控装置，其特征在于：所述温度发生器(5)为加热片(501)，所述加热片(501)贴附在所述壳体(2)的外表面上。

8.根据权利要求6所述的生物液体温控装置，其特征在于：所述温度发生器(5)为半导体制冷器(502)，所述半导体制冷器(502)贴附在壳体(2)的外表面上。

9.根据权利要求8所述的生物液体温控装置，其特征在于：所述半导体制冷器(502)穿过所述保温外壳(4)，所述半导体制冷器(502)的制冷面贴附所述壳体(2)，所述半导体制冷器(502)的散热面位于所述保温外壳(4)的外部。

10.根据权利要求6所述的生物液体温控装置，其特征在于：模块面板(6)中部设有镂空的模块面板开口(601)，所述盘管架(102)的上部穿过所述模块面板开口(601)。

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