气态制冷方案吸收瓶采样制冷和低温存储复合装置的制作方法

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、降低能耗的气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、降低能耗的气态制冷方案吸收瓶采样制冷和低温存储复合装置

技术实现要素：

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、降低能耗的气态制冷方案吸收瓶采样制冷和低温存储复合装置。

为了实现上述目的，本实用新型提供的技术方案为：提供一种气态制冷方案吸收瓶采样制冷和低温存储复合装置，包括：

存储仓模组，所述存储仓模组用于存储吸收瓶；

制冷机构，所述制冷机构包括压缩机、冷凝器及蒸发器，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吸热；

所述蒸发器与所述存储仓模组以气态物质为媒介进行热交换。

所述气态物质为空气。

所述存储仓模组包括第一存储仓，所述蒸发器设于所述第一存储仓内，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，所述第二存储仓与所述第一存储仓连通，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。

所第二存储仓与所述第一存储连通，包括第一输气管及第二输气管，所述第一输气管及第二输气管用于将所述第一存储仓及第二存储仓内的气体进行循环以对所述第二存储仓进行制冷。

所述第一存储仓及第二存储仓两者各设有输气口及回气口，所述第一存储仓的输气口通过所述第一输气管与所述第二存储仓的回气口连接，所述第二存储仓的输气口通过所述第二输气管与所述第一存储仓的回气口连接。

所述第一输气管上设有一用于提供输气动力的第一气泵，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气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气泵的功率大小，所述中央处理器还控制所述压缩机的工作功率。

所述第一输气管上设有一用于提供输气动力的第一气泵，所述第二输气管上设有一用于提供回气动力的第二气泵，所述第一气泵及第二气泵的型号相同，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、第一气泵及第二气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气泵及第二气泵的功率大小，所述中央处理器还控制所述压缩机的工作功率。

所述第一气泵的进气口设有第一流量传感器，所述第二气泵的进气口设有第二流量传感器，所述中央处理器根据所述第一流量传感器及第二流量传感器所检测到的气体流量大小的信息调整所述第一气泵及第二气泵的功率大小。

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。

所述第一存储仓设有一输气口及一回气口，所述第一存储仓的输气口及回气口上分别设有一气阀；所述第二存储仓亦设有一输气口及一回气口，所述第二存储仓的输气口及回气口上亦分别设有一气阀。

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，所述第二存储仓置入用于采样的吸收瓶，将所述第一存储仓和第二存储仓通过所述第一输气管及第二输气管进行连通，启动所述制冷机构，所述制冷机构对所述第一存储仓进行制冷，让所述第一存储仓及第二存储仓内的气体进行循环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，采样接近尾声时，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，由于在本实用新型气态制冷方案吸收瓶采样制冷和低温存储复合装置中，所述制冷机构是压缩机制冷，且所述蒸发器与所述存储仓模组以气态物质为媒介进行热交换。因此，由于本实用新型的技术方案是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所示为本实用新型气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所示为本实用新型气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结构示意图。

图3所示为本实用新型气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。

图4所示为本实用新型气态制冷方案吸收瓶采样制冷和低温存储复合装置的另一个电路原理模块图。

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，本实用新型提供一种气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；

在本实用新型的所有实施例中，所述存储模组1在比较理想的状态是一种保温的、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中蒸发气化并吸热，即是对所述蒸发器23所处的空间进行制冷；

所述蒸发器23与所述存储仓模组1以气态物质为媒介进行热交换。本实用新型中，“热交换”主要是指温度较低的物体对温度较高的物体进行制冷，比如所述蒸发器23对与所述存储仓模组1以气态物质为媒介进行热交换，是指所述蒸发器23对与所述存储仓模组1进行制冷。

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，用于存储吸收瓶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℃。

一个实施例中，所述气态物质为空气。由于空气是最容易得到的热交换媒介，让所述蒸发器23处于含有空气的特定空间，并使所述蒸发器23对所处的这个特定空间进行吸热，即是对这个特定空间进行制冷，在本实施例中，该特定空间可以直接是所述存储仓模组1，或者能够与所述存储仓模组1通过空气循环制冷的一个空间。

一个实施例中，参考图1、2，所述存储仓模组1包括第一存储仓11，所述蒸发器23设于所述第一存储仓11内，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。

上述实施例中，参考图1、2，所述存储仓模组1还包括第二存储仓12，所述第二存储仓12与所述第一存储仓11连通，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。而事实上，所述吸收瓶3是很难做到完全的气密封，只能够尽可能地减少所述第二存储仓12与外界常温空气之间的热交换。

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，所述蒸发器23设置在所述第一存储仓11内，因此，能够比较容易地使所述存储仓11实现更低温的技术要求，理论上通过压缩机制冷的方式，能够使所述第一存储仓11内最低温度控制在-20℃(完全能够满足温度为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与所述第一存储仓11连通，所述第二存储仓12与所述第一存储仓11通过循环空气的方式进行循环制冷，所述第二存储仓12受限于循环制冷及现有的保温技术条件，因此难于做到很低的温度技术要求(比如0～4℃的的温度范围)，因此，所述第二存储仓12适合应用在采样过程中，用于在温度技术要求为20±4℃条件下存储吸收瓶3，而且需要说明的是，吸收瓶3存储于所述第二存储仓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，尽可能达到气密封技术要求。

一个实施例中，所第二存储仓12与所述第一存储仓11连通，包括第一输气管4及第二输气管5，所述第一输气管4及第二输气管5用于将所述第一存储仓11及第二存储仓12内的气体进行循环以对所述第二存储仓12进行制冷。在本实施例中，由于所述蒸发器23是设置在所述第一存储仓11内，通过所述蒸发器23对所述第一存储仓11实现低温的技术要求，而通过所述第一输气管4及第二输气管5使得所述第一存储仓11及第二存储仓12内的气体进行循环时，所述第一存储仓11和所述第二存储仓12会进行热交换，以降低所述第二存储仓12内的温度。所述第二存储仓12内的温度的高低将主要取决于以下3个因素：

1、外界环境温度高低；

2、所述第一存储仓11内的温度值；

3、单位时间内所述第一输气管4和第二输气管5所进行循环的气体的流量大小。

一个实施例中，参考图2，所述第一存储仓11及第二存储仓12两者各设有输气口及回气口，即是所述第一存储仓11设有输气口11a，回气口11b，所述第二存储仓12设有输气口12a，回气口12b，所述第一存储仓11的输气口11a通过所述第一输气管4与所述第二存储仓12的回气口12b连接，所述第二存储仓12的输气口12a通过所述第二输气管5与所述第一存储仓11的回气口11b连接。

一个实施例中，参考图2、3，所述第一输气管4上设有一用于提供输气动力的第一气泵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3)，所述第一温度传感器7、第二温度传感器8及第一气泵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气泵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。

一个实施例中，参考图4，为了更好的保持所述第二存储仓12与外界大之间的气压平衡，尽可能地减少所述第二存储仓12与外界之间的热交换，而延伸出本实施例：所述第一输气管4上设有一用于提供输气动力的第一气泵6，所述第二输气管5上设有一用于提供回气动力的第二气泵10，所述第一气泵6及第二气泵10的型号相同，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，所述第一温度传感器7、第二温度传感器8、第一气泵6及第二气泵10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气泵6及第二气泵10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。

吸收瓶3放置于所述第二存储仓12时，虽然尽可能地保持所述第二存储仓12的气密性，但是考虑到吸收瓶3与所述第二存储仓12之间会经常产生插拔动作，因此气密性往往会难以保持，如果只有一个所述第一气泵6，当所述第一气泵6对所述第二存储12泵气时，所述第二存储仓12则可能与大气压之间的气压平衡被破坏，而引起所述第二存储仓12内的低温空气外溢，增加了所述第二存储仓12与外界的热交换，提高了总体能耗。因而引入所述第二气泵10，让所述第一气泵6和第二气泵10同时工作，保持所述第二存储仓12与外界大气压之间相对平衡，尽可能地减少所述第二存储仓12与外界的热交换，降低总体能耗。

设置两个气泵的理由还基于这样的考虑，所述第一存储仓11和所述第二存储仓12的内空体积不同，具体是所述第一存储仓11的内空体积可能会比所述第二存储仓12的内空体积大很多，在只有所述第一气泵6将所述第一存储仓11内的空气泵到所述第二存储仓12时，由于两个连通的空间产生气流的最根本原因是两个空间的的气压不平衡而产生的，由于当所述第一气泵6对所述第二存储12泵气时，从所述第二输气管5回流到所述第一气泵11的气流会有一个滞后性，而在所述第二存储仓12内产生一个瞬间高压，由此可能会破坏所述第二存储仓12内的气密性效果，设置两个气泵同时工作，消除气流的滞后性，一方面能够保持所述第二存储仓12的气密性效果不受到破坏，另外还能极大地增加所述第一存储仓11及第二存储仓12的温度控制的准确性。

参考图4所示的实施例中，所述第一气泵6的进气口设有第一流量传感器13，所述第二气泵10的进气口设有第二流量传感器14，所述中央处理器9根据所述第一流量传感器13及第二流量传感器14所检测到的气体流量大小的信息调整所述第一气泵6及第二气泵10的功率大小。通过设置流量传感器则能够确保单位时间内，所述第一存储仓11流向所述第二存储仓12的气体的流量和从所述第二存储仓12回流所述第一存储仓11的流量相同。

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，所述第一存储仓11设有一输气口11a及一回气口11b，所述第一存储仓11的输气口11a及回气口11b上分别设有一气阀17a、17b；所述第二存储仓12亦设有一输气口12a及一回气口12b，所述第二存储仓12的输气口12a及回气口12b上亦分别设有一气阀18a、18b。通过设置气阀，能够随时开启或者关闭所述第一存储仓11与所述第二存储仓12之间的气流的交换，比如在采样过程中，所有的气阀开启，所述第一存储仓11内的低温空气与所述第二存储仓12内的常温空气进行循环，使所述第二存储仓12内的温度降低，及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，所有的气阀关闭，将所述第二存储仓12内存储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。

本实用新型还公开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，所述第二存储仓置入用于采样的吸收瓶，将所述第一存储仓和第二存储仓通过所述第一输气管及第二输气管进行连通，启动所述制冷机构，所述制冷机构对所述第一存储仓进行制冷，让所述第一存储仓及第二存储仓内的气体进行循环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℃，吸收瓶是存储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，采样接近尾声时，控制所述第一存储仓的温度稳定在预定的温度范围；所述第一存储仓的用途是对吸收瓶进行低温存储，需要将所述第一存储仓内的温度控制在0～4℃。

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，关闭四个气阀，及拔掉所述第一输气管及第二输气管。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。