[发明专利]低温冷架

说明书

一般来讲本发明涉及的是冷冻干燥，具体地说，本发明涉及用来进行冷冻干燥的冷架。

冷冻干燥是一种除去冰状游离水的升华技术。由于冷冻干燥可以除去生物制品的水分，保持生物制品的完整，因而，对药品工业尤其有用。在冷冻干燥过程中，使含水的制品冷冻，在水蒸汽的分压力下降到水的三相点以下而处于真空状态下，冷冻水升华，再将升华了的冰从干燥器中除去。

在干燥步骤之前使含水产品完全冷冻是很重要的。此外，由于含水产品一般都含有另一种溶剂和/或可溶性固体，产品的冰点，即最低易熔温度一般都大大低于水的冰点。例如，糖基生物制品的最低易熔温度可低达-65℃。因此，冷冻干燥要求在短时间内提供大量的制冷量。

以前，冷冻干燥一直用商用机械冷冻系统完成。但是这种机械设备常用的制冷剂，如氟里昂，已被认为对环境有害，因而正从商业使用中消失。但是，从热力学观点来讲，更换制冷剂使其有效地用在冷冻干燥的应用上是不成问题的。此外，机械制冷装置用的替代制冷剂一般具有腐蚀性，并且有毒，还要求不同的压缩化，因此使它们使用的运行费用昂贵。另外还需要附加的中间传热流体，这就使能达到的温度范围受到严格限制。

已知低温流体如液氮或气氮很冷，且能释放出大量的冷量。但是以前尚未把低温流体用于冷冻干燥器的冷架。冷架是放有冷冻干燥的含水制品的平台。在进行冷冻干燥时，使整个冷架上的温度均匀，以保证制品的质量很重要。低温流体的冷量释放很难控制。以前一直难以用低温流体为冷冻干燥器的整个冷架提供几乎均匀的温度分布。

因此，本发明的一个目的就是提供一种可以使用低温流体作为制冷源，并可在整个冷架上提供较均匀的冷冻温度的冷冻干燥系统的冷架。

本发明的另一个目的是提供一种可以使用低温流体作为制冷源，以便可以不使用中间换热流体，并消除使用中间换热流体而带来的温度范围限制的用于冷冻干燥系统的冷架。

通过阅读说明书，上述及其它目的对本领域的技术人员会更明显，这些目的可以通过本发明达到，本发明的一方面是：

一种低温冷架，包括若干限定冷架容积的隔板及一个在所述冷架容积内的制冷剂分布器，该制冷剂分布器与低温流体源相连通，并能使低温流体流过，所述制冷剂分布器包括一个具有第一支线和第一支线下游的第二支线的主流道，所述第一支线具有多个从第一支线伸出的第一分支，及所述第二支线具有多个从第二支线伸出并位于所述各第一分支之间的第二分支。

本发明的另一方面是：

一种低温冷架，包括若干限定冷架容积的隔板及一个在所述冷架容积内的制冷剂分布器，该制冷剂分布器与低温流体源相连通，并能使低温流体流过，所述制冷剂分布器包括一个具有一个低温流体入口和其长度贯穿冷架容积的主流道，该制冷剂分配器还有多个与主流道相连通的沿主流道长度方向伸出的分支，所述分支具有使低温流体流出制冷剂分布器，并流进冷架容积的多个孔，靠近低温流体入口的至少一个分支的孔小于远离低温流体入口的至少一个分支的孔。

这里所用的术语“低温流体”指温度等于或低于-80℃的流体。

图1表示为本发明实施例的冷冻干燥的供应低温流体的设备简图。

图2表示本发明的已除去上板的低温冷架的一个实施例的平面简图。

图3表示本发明的已除去上板的低温冷架的另一个实施例的平面简图。

图4表示能使本发明的低温冷架容易地垂直移动的一个优选接头的横截面图。

下面将参照附图，并以汽化了的液氮作为低温液体详述本发明。任何有效的低温流体均可用于实施本发明。低温流体可以是液态、气态或气/液混合物。在可用于实施本发明的低温流体组分中有氮、氩、氧、氦和空气。

图1表示使用低温流体的冷冻干燥系统的总结构简图。参照图1，液氮流1供入文丘里管2。文丘里管具有一个收缩圆锥体和一个扩张圆锥体。当压缩了的低温流体通过时，该流体将低压废氮气15引入文丘里管中心。因此，如果需要，可使部分废氮气9循环，来混合或蒸发部分进来的低温流体1。