一种半导体冷却降湿除水装置及应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高湿气体的冷却降湿除水的装置，具体地说是利用半导体制冷的方法将高湿气体中的水汽冷凝并排出，从而达到降湿除水的作用，以利于在低湿度条件下测量技术的快速简单测量。
【背景技术】
[0002]在实际样品检测和筛查过程，很多现有甚至是主流测量技术都面临着一个需要解决的问题:实际样品的高湿度会大大降低检测的灵敏度以及分辨效果和识别能力，如湿度的存在使得质谱的灵敏度大大降低，与此同时也使得离子迁移谱的谱峰变复杂，分辨能力变差同时降低了灵敏度。因此解决这一难题对于在线筛查或现场监测具有重要的意义。目前国内为均针对这一问题进行了许多研究，其中分子筛等除水吸附剂和膜进样装置以及联用技术均已经有所应用。吸附剂在吸附水汽除水的同时也会吸附待测物，另外它还需要短时间内不断更新，这些不足限制了它的更广泛的应用；膜进样是目前比较流行的技术，但是待测物扩散透过膜的时间较长，并且对待测物有选择作用，这些不利用现场快速监测和广泛应用；联用技术也是一种解决高湿度的途径，但是几种技术联用增加了仪器的复杂性，仪器价格昂贵，便携性弱，适合于实验室分析，不利于现场分析。因此提出一种快速降湿除水的装置或方法具有必要性。
【发明内容】
[0003]本发明涉及一种高湿气体的冷却降湿除水的装置，具体地说是利用半导体制冷的方法将高湿气体中的水汽冷凝并排出，从而达到降湿除水的作用，以利于在低湿度条件下测量技术的快速简单测量。
[0004]本发明采用的技术方案如下:
[0005]高湿气体通过进气口进入气体流动槽内，在珀耳帖热电效应作用下，由于半导体制冷模块的制冷作用，气体流动槽内的温度低于高湿气体气源的温度，高湿气体中的水汽于气体流动槽内冷凝成液态水，存储在二条以上凹槽中的凹槽下端，于凹槽下端形成一蓄水槽，总排水通道周期性开关，冷凝水由分排水通道汇聚到总排水通道中，排出至装置之外。
[0006]一种半导体冷却降湿除水装置，半导体制冷模块的冷端扣合有上盖，上盖与冷端紧密贴接，于与冷端接触的上盖表面开设有凹槽，作为气体流动槽；
[0007]于凹槽四周的上盖表面上开设有环形凹槽作为O圈槽，环形凹槽内放置有密封O圈，上盖与冷端经密封O圈密闭连接；
[0008]半导体制冷模块的冷端竖向放置，上盖表面的气体流动槽是由二条以上从上至下设置的凹槽构成的迂回通道，二条以上凹槽从左至右依次单数凹槽下端与其相邻偶数凹槽的下端相连通、偶数凹槽上端与其相邻单数凹槽的上端相连通；于二条以上凹槽中最左侧的凹槽底部设有通孔，作为高湿气体样品进气口，于二条以上凹槽中最右侧的凹槽底部设有通孔，作为排气口 ；排气口处设有二通阀门；
[0009]于二条以上凹槽中的凹槽下端设有通孔，作为分排水通道，二个以上的分排水通道经管路连通至总排水通道，于总排水通道上设有二通阀门。
[0010]于半导体制冷模块的热端设有二个以上垂直于热端表面的散热片，于散热片远离热端侧设有散热风扇，制冷过程中的热量经由散热片和散热风扇转移并散去。
[0011]高湿气体样品进气口与高湿气体气源相连，排气口经二通阀门与所体样品检测仪如离子迁移谱的进气口相连，总排水通道经二通阀门与水收集容器相连。
[0012]所述装置用于高湿气体样品除水，高湿气体通过进气口进入气体流动槽内，在珀耳帖热电效应作用下，由于半导体制冷模块的制冷作用，气体流动槽内的温度低于高湿气体气源的温度，高湿气体中的水汽于气体流动槽内冷凝成液态水，存储在二条以上凹槽中的凹槽下端，于凹槽下端形成一蓄水槽，总排水通道周期性开关，冷凝水由分排水通道汇聚到总排水通道中，排出至装置之外。
[0013]半导体制冷模块可通过排水通道将冷凝水周期性的排出装置，其利用半导体制冷装置将高湿度气体中的水汽冷凝并排出，从而达到降湿除水的作用，利于需要低湿度条件下测量技术的快速简单测量。
[0014]装置的制冷方式为半导体制冷(珀耳帖效应)，制冷的温度范围为-10°C -室温。
[0015]该装置适用于高湿度气体的相对湿度范围为1-100%。
[0016]高湿度气体包含呼出气、潮湿的室外空气、潮湿的室内空气或潮湿的密闭环境气体。
[0017]本发明的优点如下:
[0018]1.利用半导体制冷技术，湿气体样品的在线快速降温，在线快速冷凝降湿除水，实现湿气体样品的在线快速降湿除水和测量。
[0019]2.半导体制冷装置简单，易携带，成本低，快速。
[0020]3.制冷温度可调，可针对不同样品设置不同的制冷温度。
[0021]4.降湿除水的对象多样化，可以实现多种气体样品的降湿除水。
【附图说明】
[0022]图1半导体制冷模块的截面图；
[0023]其中，⑴为高湿气体样品进气口、⑵为气体流动槽、(3)为蓄水槽、⑷为总排水通道、(5)为密封口、(6)为O圈槽、(7)为排水密封口、(8)为分排水通道、(9)为排气口、
(10)为半导体制冷模块。高湿气体通过进气口(I)进入气体流动槽(2)内，由于半导体制冷模块的制冷作用，气体流动槽内的温度较低，高湿气体中的水汽冷凝成液态水，存储在蓄水槽(3)中，总排水通道(4)周期性开关，冷凝水由分排水通道(8)汇聚到总排水通道中，排出模块外；分排水通道由螺丝和O圈在三个排水密封口(7)处密封；整个制冷模块由螺丝和O圈在四个密封口(5)处密封。
[0024]图2半导体制冷模块的装置图；
[0025]其中，(11)为半导体模块放置处，(12)为散热片，(13)为散热风扇；半导体制冷过程中的产生的热量经由多散热片和散热风扇散去。
[0026]图3半导体制冷装置的降湿除水效果；
【具体实施方式】
[0027]如图1所示:高湿气体通过进气口进入气体流动槽内，由于半导体制冷模块的制冷作用，气体流动槽内的温度较低，高湿气体中的水汽冷凝成液态水，存储在蓄水槽中，总排水通道周期性关断，冷凝水由分排水通道汇聚到总排水通道中，排除模块外；分排水通道由螺丝和O圈在三个排水密封口处密封；整个制冷模块由螺丝和O圈在四个密封口处密封。
[0028]实施例1
[0029]三种不同流速分别为400mL/min、600mL/min、50L/s湿度为97% RH的高湿空气进入制冷温度为2 V的制冷模块中，经冷凝作用，近50分钟内，400和600ml/min进样流速湿气体的湿度降低至10%和14%左右，湿度降低了 6.9-9.7倍；另外当流速50ml/s进样时，经冷却系统，5min内湿空气的湿度降低至24.3% -55.1%，湿度降低了 1.7_4倍。结果表明半导体冷却装置具有较好的降湿除水作用。
【主权项】
1.一种半导体冷却降湿除水装置，其特征在于: 半导体制冷模块(11)的冷端扣合有上盖，上盖与冷端紧密贴接，于与冷端接触的上盖表面开设有凹槽，作为气体流动槽(2); 于凹槽四周的上盖表面上开设有环形凹槽(6)作为O圈槽，环形凹槽内放置有密封O圈，上盖与冷端经密封O圈密闭连接； 半导体制冷模块(11)的冷端竖向放置，上盖表面的气体流动槽(2)是由二条以上从上至下设置的凹槽构成的迂回通道，二条以上凹槽从左至右依次单数凹槽下端与其相邻偶数凹槽的下端相连通、偶数凹槽上端与其相邻单数凹槽的上端相连通；于二条以上凹槽中最左侧的凹槽底部设有通孔，作为高湿气体样品进气口(I)，于二条以上凹槽中最右侧的凹槽底部设有通孔，作为排气口(9);排气口(9)处设有二通阀门； 于二条以上凹槽中的凹槽下端设有通孔，作为分排水通道(8)，二个以上的分排水通道(8)经管路连通至总排水通道(4)，于总排水通道(4)上设有二通阀门。2.根据权利要求1所述装置，其特征在于: 于半导体制冷模块(11)的热端设有二个以上垂直于热端表面的散热片(12)，于散热片(12)远离热端侧设有散热风扇(13)，制冷过程中的热量经由散热片和散热风扇转移并散去。3.根据权利要求1所述装置，其特征在于: 高湿气体样品进气口(I)与高湿气体气源相连，排气口(9)经二通阀门与所体样品检测仪如离子迁移谱的进气口相连，总排水通道⑷经二通阀门与水收集容器相连。4.一种权利要求1、2或3所述装置的应用，其特征在于: 所述装置用于高湿气体样品除水，高湿气体通过进气口(I)进入气体流动槽内，在珀耳帖热电效应作用下，由于半导体制冷模块的制冷作用，气体流动槽内的温度低于高湿气体气源的温度，高湿气体中的水汽于气体流动槽内冷凝成液态水，存储在二条以上凹槽中的凹槽下端，于凹槽下端形成一蓄水槽(3)，总排水通道周期性开关，冷凝水由分排水通道汇聚到总排水通道中，排出至装置之外。5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于:半导体制冷模块可通过排水通道将冷凝水周期性的排出装置，其利用半导体制冷装置将高湿度气体中的水汽冷凝并排出，从而达到降湿除水的作用，利于需要低湿度条件下测量技术的快速简单测量。6.根据权利要求4所述的应用，其特征在于:装置的制冷方式为半导体制冷(珀耳帖效应)，制冷的温度范围为-1o°c -室温。7.根据权利要求4所述的应用，其特征在于:该装置适用于高湿度气体的相对湿度范围为 1-100%。8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于:高湿度气体包含呼出气、潮湿的室外空气、潮湿的室内空气或潮湿的密闭环境气体。
【专利摘要】本发明公开了一种半导体冷却降湿除水装置。本发明利用半导体制冷的方法将高湿度气体中的水汽冷凝并排出，从而达到降湿除水的效果，利于需要低湿度条件下测量技术的快速简单测量。
【IPC分类】G01N1/34, F25B21/02, B01D53/26
【公开号】CN105617823
【申请号】CN201410592637
【发明人】李海洋, 彭丽英, 王帧鑫, 周庆华, 蒋丹丹
【申请人】中国科学院大连化学物理研究所
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2014年10月28日