CN218915515U - 温度调节装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种温度调节装置，包括：管道，管道沿其轴向的相对两端分别连通于输入管路和输出管路，输入管路用于输入换热介质，输出管路用于输出换热介质；导流件，导流件设于管道内且沿管道的轴向延伸；导流件具有多个首尾相连的导流片，从而延长换热介质与管道的接触时间；制冷器，制冷器的第一侧设于管道的外侧，用于降低管道内换热介质的温度。上述温度调节装置，通过在管道内设置沿管道的轴向延伸的导流件，且导流件具有多个首尾相连的导流片，以在不降低管道内换热介质的流速的情况下，延长换热介质与管道的接触时间，以加快降温的速率；通过在管道的外侧设置制冷器，制冷器能够降低管道内换热介质的温度，从而进一步提高降温的效率。

Description

温度调节装置

技术领域

本实用新型涉及生物反应器技术领域，特别是涉及一种温度调节装置。

背景技术

为了使生物反应袋内参与生化反应的溶液处于合适的温度，需要加热生物反应器的流道内的换热介质，以调节生物反应袋内的溶液至合适的温度，而为了让流道内的换热介质快速升温，一般加热系统会采取全功率运行加热，容易导致换热介质温度超过目标设定的温度。

然而，换热介质自然冷却需要的时间较长，相关技术中通过设置迷宫式流道以增大流道与换热介质的接触面积，但迷宫式流道会降低换热介质的流速，影响降温效率。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种不降低换热介质流速且能够延长换热介质与管道的接触时间的温度调节装置，从而节省降温时间。

根据本申请的一个方面，提供一种温度调节装置，用于调节生物反应器内换热介质的温度，所述温度调节装置包括：

管道，所述管道沿其轴向的相对两端分别连通于输入管路和输出管路，所述输入管路用于输入换热介质，所述输出管路用于输出换热介质；

导流件，所述导流件设于所述管道内且沿所述管道的轴向延伸；所述导流件具有多个首尾相连的导流片，从而延长换热介质与所述管道的接触时间；及

制冷器，所述制冷器的第一侧设于所述管道的外侧，用于降低所述管道内换热介质的温度。

在其中一个实施例中，每一所述导流片具有连接于与所述导流片相邻的两个所述导流片的第一边缘和第二边缘；

在所述管道的轴线方向上，所述第一边缘位于所述第二边缘的上游或下游。

在其中一个实施例中，任意相邻两个所述导流片在与所述管道的轴线垂直的平面上的正投影是一封闭形状。

在其中一个实施例中，所述温度调节装置还包括两个管路接头；

两个所述管路接头分别连接于所述管道沿其轴向的相对两端，以将所述导流件限位于所述管道内。

在其中一个实施例中，所述温度调节装置还包括散热组件；

所述散热组件设于所述制冷器与所述第一侧相对设置的第二侧上，用于为所述制冷器散热。

在其中一个实施例中，所述散热组件包括：

散热件，所述散热件设于所述制冷器所述第二侧上，所述制冷器产生的热量能够传递给所述散热件；

散热架，连接于所述散热件远离所述制冷器的一侧，所述散热架开设有散热通孔；及

散热风扇，安装于所述散热架远离所述散热件的一侧，所述散热风扇产生的风经过所述散热通孔流向所述散热件。

在其中一个实施例中，所述温度调节装置还包括两组沿所述管道的轴向间隔设置的支撑组件；

所述支撑组件的一端支撑于所述散热件靠近所述管道的一侧。

在其中一个实施例中，每一所述支撑组件包括两个支撑件和固定件；

所述固定件套设于两个所述支撑件，两个所述支撑件沿垂直于所述管道的轴线的方向间隔设置，且两个所述支撑件分别靠近所述管道的一端均连接于所述散热件，所述管道位于两个所述支撑件之间；

所述固定件支撑于所述管道远离所述散热件的一侧。

在其中一个实施例中，每一所述支撑组件还包括垫块；

所述垫块设于所述固定件与所述管道之间。

在其中一个实施例中，所述温度调节装置还包括设于所述散热件上的温度传感器，所述温度传感器用于检测所述散热件的温度。

上述温度调节装置，通过在管道内设置沿管道的轴向延伸的导流件，且导流件具有多个首尾相连的导流片，以在不降低管道内换热介质的流速的情况下，延长换热介质与管道的接触时间，从而加快降温的速率；通过在管道的外侧设置制冷器，制冷器能够降低管道内换热介质的温度，从而进一步提高降温的效率。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中温度调节装置装配示意图；

图2为本实用新型图1的爆炸示意图；

图3为本实用新型图1中导流件的结构示意图；

图4为对应于表1的管道内换热介质的温度-时间图；

图5为对应于表2的管道内换热介质的压力-时间图。

附图标号说明：

10、温度调节装置；11、管道；12、导流件；121、导流片；13、制冷器；14、管路接头；141、流通孔；15、散热组件；151、散热件；1511、散热片；152、散热架；1521、散热通孔；153、散热风扇；16、支撑组件；161、支撑件；162、固定件；163、垫块；17、温度传感器；18、安装件。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”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，除非另有明确的限定。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。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

生物反应袋设于生物反应器内，并紧贴于生物反应器的内壁上，生物反应器设有循环水路(也即，生物反应器的外侧或者夹层上布设有管路，管路内可以充排用于加热或者冷却的换热介质)，通过加热或者冷却循环水路内的换热介质，以调节生物反应袋内进行生化反应的溶液的温度。

当流道内的换热介质出现超调时，换热介质自然冷却需要的时间较长，如果超调的温度较大，通常采用外置的冷水机降温或者直接在流道内注入冷水降温，这种两种降温方法对换热介质温度的影响较大，使换热介质的温度降低较多，容易导致温度传感器还未来得及检测出当前换热介质的温度，换热介质的温度变化已经超过了需要调节的温度变化，这就导致需要反复加热和降温，以使温度达到合适的温度。由于上述通过冷水机降温或者直接在流道内注入冷水降温的方法对换热介质的温度的影响较大，无法将温度精确的调整至目标设定的温度。此外，相关技术中还通过设置迷宫式流道以增大流道与换热介质的接触面积，但是迷宫式管道由于结构是弯曲延伸的，会降低换热介质的流速，影响降温效率。

图1示出了本实用新型一实施例中温度调节装置装配示意图，图2示出了本实用新型图1的爆炸示意图。

参阅图1和图2，本申请提供了一种温度调节装置10，用于调节生物反应器内换热介质的温度。温度调节装置10包括管道11、设于管道11内的导流件12以及设于管道11外侧的制冷器13，管道11沿其轴向的相对两端分别连通于进水管路和出水管路。由于导流件12沿管道11的轴线延伸，并且导流件12具有多个首尾相连的导流片121，使得导流件12能够在不影响管道11内的换热介质的流速的情况下，延长换热介质与管道11的接触时间，从而加快降温的速率；通过设置制冷器13，有利于降低管道11内换热介质的温度，从而进一步提高降温的效率，并且，本申请的温度调节装置10通过设置导流件12和制冷器13，能够精确调整换热介质温度至目标设定的温度，从而实现对换热介质的温度的微调。

可选地，管道11的材质为铝材，铝材有利于导热。

图3示出了本实用新型图1中导流件的结构示意图。

参阅图2和图3，具体地，导流件12具有多个首尾相连的导流片121。每一导流片121具有连接于与导流片121相邻的两个导流片121的第一边缘和第二边缘，在管道11的轴线方向上，第一边缘位于第二边缘的上游或下游，并且，任意相邻两个导流片121在与管道11的轴线垂直的平面上的正投影是一封闭形状，也就是说，导流件12沿管道11的轴线方向呈螺旋状。可选地，导流件121采用一体成型的工艺制成。

如此，通过导流件12呈螺旋状的结构特点，且导流件12沿管道11的轴向延伸并设于管道11内，能够保证不影响管道11内的换热介质的流速，并且还能够延长换热介质与管道11的接触时间，从而加快降温的效率。

在一些实施例中，温度调节装置10还包括两个管路接头14，两个管路接头14分别连接于管道11沿其轴向的相对两端，以将导流件12限位于管道11内。并且，管路接头14沿管道11的轴向开设有流通孔141，两个管路接头14远离管道11的一端分别连接于进水管路和出水管路(图中未示出)，换热介质从进水管路经由其中一个管路接头14、管道11和另一管路接头14，再从出水管路流出。

可选地，管路接头14连接于管道11的一端设有外螺纹，管道11沿其轴向的相对两端设有内螺纹，管路接头14和管道11通过螺纹连接。可以理解，管路接头14和管道11也可以采用其他方式连接。

如此，通过设置两个管路接头14，可以防止导流件12在换热介质流动的冲击下移动到管道11外。

在一实施例中，制冷器13为半导体制冷器，也即TEC(Thermo Electric Cooler)制冷器，是利用半导体材料的珀尔帖效应制成的，珀尔帖效应指的是当直流电流通过两种半导体材料组成的电偶时，其一端吸热，一端放热的现象，制冷器13包括一些P型和N型对/组，它们通过电极连在一起，并且夹在两个陶瓷电极之间，当有电流从制冷器13流过时，电流产生的热量会从TEC的一侧传到另一侧，在制冷器13上产生“热”侧和“冷”侧，这就是制冷器13的加热与制冷原理。

在一些实施例中，制冷器13的第一侧设有导热硅脂，导热硅脂介于第一侧与管道11的外侧之间。其中，第一侧就是上述的冷侧，设置导热硅脂是为了将管道11上的热量传导至第一侧，从而为管道11内的换热介质降温。可见，通过制冷器13调整换热介质的温度，能够将换热介质的温度精确地调整至目标设定的温度，有利于精准控制换热介质的温度，从而实现对换热介质的温度的微调。

温度调节装置10还包括散热组件15，散热组件15设于制冷器13与第一侧相对设置的第二侧上，用于为制冷器13散热。其中，第二侧就是上述的热侧。

具体地，散热组件15包括散热件151、散热架152和散热风扇153。散热件151具有多个间隔设置的散热片1511，散热件151设于制冷器13第二侧上，制冷器13产生的热量传递给散热件151，并通过多个散热片1511进行散热。散热架152整体大致呈“U”字型，散热架152连接于散热件151远离制冷器13的一侧，散热架152开设有散热通孔1521，散热通孔1521垂直于管道11的轴线的方向贯穿散热架152，散热风扇153安装于散热架152远离散热件151的一侧，散热风扇153产生的风经过散热通孔1521流向散热件151。

在一实施例中，散热风扇153设有多个，散热通孔1521开设有多个，且散热风扇153和散热通孔1521一一对应设置。可以理解，散热通孔1521可以是圆形，也可以沿管道11的轴向延伸的长条形通孔，此时不必开设多个散热通孔1521也能够供多个散热风扇153产生的风通过，也即，散热通孔1521的形状可以根据需要设置，在此不做限定。

如此，通过设置具有多个散热片1511的散热件151，散热片1511能够增加散热面积；通过设置散热风扇153，能够为散热件151散热，进而增大散热件151与制冷器13之间的温度差，有利于制冷器13上的热量传递给散热件151，避免温度过高而损坏制冷器13。

在一些实施例中，温度调节装置10还包括两组沿管道11的轴向间隔设置的支撑组件16，支撑组件16的一端支撑于散热件151靠近管道11的一侧。具体地，每一支撑组件16包括两个支撑件161和固定件162，固定件162套设于两个支撑件161，两个支撑件161沿垂直于管道11的轴线的方向间隔设置，且两个支撑件161分别靠近管道11的一端均连接于散热件151，管道11位于两个支撑件161之间，固定件162支撑于管道11远离散热件151的一侧。可选地，支撑件161为螺杆。

在一实施例中，每一支撑组件16还包括垫块163，垫块163设于固定件162与管道11之间。

如此，通过设置支撑组件16，能够用于支撑上述的管道11、导流件12、制冷器13和散热组件15；通过设置垫块163，能够隔开管道11和固定件162，避免管道11和固定件162之间的热量传递，影响降温效果。

温度调节装置10还包括设于散热件151上的温度传感器17，温度传感器17用于检测散热件151的温度。当散热件151的温度超过某一设定阈值时，温度传感器17会接收到温度报警，制冷器13停止工作，散热风扇153一直处于工作状态，以避免制冷器13因温度过高而烧坏，等达到制冷器13正常使用温度时，若管道11内的换热介质的温度还未达到所需温度，则制冷器13重新开启，循环上述流程至管道11内的换热介质的温度降至所需要的温度为止。

在一实施例中，温度调节装置10还包括设于散热件151上的安装件18，安装件18安装于散热件151上，且安装件18开设有安装孔(图中未示出)，安装孔的轴线平行于管道11的轴线，温度传感器17穿设于安装孔，以安装于安装件18上。

本申请还做了采用制冷器13降温和自冷冷却降温的对比实验，实验结果参见图4和图5。图4为对应于表1的管道内换热介质的温度-时间图，图5为对应于表2的管道内换热介质的压力-时间图。

从图4可以看出，当换热介质温度超出目标设定温度37℃时，自然冷却能够降低的温度是有限的，会受到室温和环境的影响，降温速率较慢。而采用本申请设有制冷器13的温度调节装置10进行降温，降温至所需温度的时间比自然冷却少1.5h，若需要进一步提高降温的效率，可以增大制冷器13的功率以及散热片1511的散热面积，而且本申请温度调节装置10还包括导流件12，不会影响换热介质的流速。

从图5可以看出，当换热介质温度超调时，相比于自然冷却，采用本申请设有制冷器13的温度调节装置10进行降温时，在不影响换热介质的流速的情况下，管道内换热介质压力更小，有利于减少换热介质对管道的冲击，从而减少水锤现象的产生。

为了便于理解，简单描述在生物反应器中进行生化反应时有关温度调节的过程：

首先，在管道11内充入换热介质并通过加热装置给换热介质加热至所需的温度；若温度检测件检测到换热介质的温度超过了目标设定的温度(也即，温度超调)，则开始冷却换热介质。冷却换热介质就需要用到本申请的温度调节装置10，为了提高温度调节装置10的自动化程度，温度调节装置10还设有控制单元和用于实时监测换热介质的温度的温度检测件(图中未示出)，并且，控制单元通信连接于温度检测件、制冷器13、散热组件15和温度传感器17，当温度检测件检测到换热介质的温度超调时，温度检测件将温度超调信息传送至控制单元，控制单元控制制冷器13开启，并控制启用散热组件15，在此过程中，温度检测件实时监测换热介质的温度，温度传感器17实时监测散热件151的温度，若散热件151的温度超过设定的报警温度，则温度传感器17会接收到控制单元反馈的温度报警，控制单元控制停止制冷器13工作，散热风扇153继续工作，以避免制冷器13由于温度过高而烧坏；当制冷器13温度降低至报警温度以下之后，若换热介质的温度还未降至所需的温度，再次控制制冷器13开启以制冷，重复上述过程，直至换热介质的温度降至所需的温度为止。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种温度调节装置，用于调节生物反应器内换热介质的温度，其特征在于，所述温度调节装置包括：

管道，所述管道沿其轴向的相对两端分别连通于输入管路和输出管路，所述输入管路用于输入换热介质，所述输出管路用于输出换热介质；

导流件，所述导流件设于所述管道内且沿所述管道的轴向延伸；所述导流件具有多个首尾相连的导流片，从而延长换热介质与所述管道的接触时间；及

制冷器，所述制冷器的第一侧设于所述管道的外侧，用于降低所述管道内换热介质的温度。

2.根据权利要求1所述的温度调节装置，其特征在于，每一所述导流片具有连接于与所述导流片相邻的两个所述导流片的第一边缘和第二边缘；

在所述管道的轴线方向上，所述第一边缘位于所述第二边缘的上游或下游。

3.根据权利要求1所述的温度调节装置，其特征在于，任意相邻两个所述导流片在与所述管道的轴线垂直的平面上的正投影是一封闭形状。

4.根据权利要求1所述的温度调节装置，其特征在于，所述温度调节装置还包括两个管路接头；

两个所述管路接头分别连接于所述管道沿其轴向的相对两端，以将所述导流件限位于所述管道内。

5.根据权利要求1所述的温度调节装置，其特征在于，所述温度调节装置还包括散热组件；

所述散热组件设于所述制冷器与所述第一侧相对设置的第二侧上，用于为所述制冷器散热。

6.根据权利要求5所述的温度调节装置，其特征在于，所述散热组件包括：

散热件，所述散热件设于所述制冷器所述第二侧上，所述制冷器产生的热量能够传递给所述散热件；

散热架，连接于所述散热件远离所述制冷器的一侧，所述散热架开设有散热通孔；及

散热风扇，安装于所述散热架远离所述散热件的一侧，所述散热风扇产生的风经过所述散热通孔流向所述散热件。

7.根据权利要求6所述的温度调节装置，其特征在于，所述温度调节装置还包括两组沿所述管道的轴向间隔设置的支撑组件；

所述支撑组件的一端支撑于所述散热件靠近所述管道的一侧。

8.根据权利要求7所述的温度调节装置，其特征在于，每一所述支撑组件包括两个支撑件和固定件；

所述固定件套设于两个所述支撑件，两个所述支撑件沿垂直于所述管道的轴线的方向间隔设置，且两个所述支撑件分别靠近所述管道的一端均连接于所述散热件，所述管道位于两个所述支撑件之间；

所述固定件支撑于所述管道远离所述散热件的一侧。

9.根据权利要求8所述的温度调节装置，其特征在于，每一所述支撑组件还包括垫块；

所述垫块设于所述固定件与所述管道之间。

10.根据权利要求6所述的温度调节装置，其特征在于，所述温度调节装置还包括设于所述散热件上的温度传感器，所述温度传感器用于检测所述散热件的温度。

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