技术领域
[0001] 本公开涉及结构设计技术领域，尤其涉及一种防凝露结构及二氧化碳培养箱。
相关背景技术
[0002] 现有的生物培养箱在应用于细胞培养方面主要采用二氧化碳培养箱，该培养箱内部处于高湿环境，至少在90％以上。在此状态下，如培养箱等二氧化碳培养箱的内箱表面就会容易凝结露珠，对细胞培养以及生物存储等产生不利影响甚至导致培养失败。为此，现有技术中针对高湿度的二氧化碳培养箱会进行防凝露设计，但是由于二氧化碳培养箱的应用环境各异，所实现的防凝露设计也各有优劣，尤其在保证良好的防凝露效果的情况下，同时不会影响箱体内部的空气流动、温度变化以及密封效果等基本应用内容。
具体实施方式
[0027] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
[0028] 需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。
[0029] 还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。
[0030] 并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。
[0031] 再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。
[0032] 说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序或是制造方法上的顺序，这些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。
[0033] 本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把他们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把他们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的代替特征来代替。并且，在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。
[0034] 类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。
[0035] 目前，现有的二氧化碳培养箱的防凝露设计在结构设计上具有相应的优点，也同样存在相应的缺点。如图1A所示现有的一种细胞培养箱，在培养箱的箱体1背部安装一贯通的实心金属棒2，金属棒2位于培养箱外部的部分21连接一电子半导体制冷装置3，对金属棒2进行冷却，利用金属的热传导能力使金属棒2位于培养箱内部的部分22也处于相对低温状态，在此状态下，培养箱内部的湿热空气将在金属棒2表面凝结水珠，当水珠足够大时滴落到下方的水盘内。但是，在实际的产品应用中，该金属棒2由于与箱体内部的高湿度空气接触表面积较小，难以达到良好的防凝露效果，仍然会在非金属棒2的表面的箱体内部结构上产生大量露水，而且该金属棒2的存在也会对箱体内部的空气流动产生一定影响。为此，现有技术中还提出了另外一种防凝露设计，如图1B所示的一种防凝露培养箱，其在培养箱的箱体内胆2和导风板12之间形成风道7，通过风机将箱体内部的工作区的气流引入风道7，并经风道7内设计的分流孔9形成的分流通道，使得风道7中的气体分流，仅使得2％的气流流经设置在分流通道的凝露区域5。但是在实际的产品应用中，这种将凝露区域5直接设置在箱体内壁的设计，会显著降低流经水汽的温度，从而对工作区3的常温气体产生直接影响造成工作区3的温度均匀性较差，而且由于凝露区域5所处的分流通道的对面侧的侧板71没有设置凝露区域，造成贴靠该侧板71流经的气体基本没有凝露效果，使得其整体的防凝露效果仍然十分有限。而且，由于凝露区域5所处位置和其他箱体内壁之间长期存在温度差，容易造成二者之间的密封效果变差的情况。
[0036] 如前述所言，为解决现有技术的如细胞培养用的培养箱等二氧化碳培养箱中防凝露结构设计所存在的上述问题至少之一，本公开提供了一种防凝露结构及二氧化碳培养箱。
[0037] 如图2‑图5所示，本公开的一个方面提供了一种防凝露结构，应用于二氧化碳培养箱，其中，包括导风部和冷凝部。
[0038] 导风部沿二氧化碳培养箱的内壁板设置，用于形成导风通道；
[0039] 冷凝部入口端对应导风通道的入口位于导风通道中，主体位于相对于导风部位于内壁板的另一侧，出口端对应导风通道的出口位于导风通道中，用于形成冷凝通道；
[0040] 其中，二氧化碳培养箱的工作空间中的气体经导风部的导风通道的入口进入导风通道，并经冷凝部的冷凝通道的入口端实现分流，在位于内壁板另一侧的冷凝部的主体的冷凝通道中形成沿冷凝部的出口端流出的凝露。
[0041] 二氧化碳培养箱的内部空间可以包括工作空间，进一步借助该导风部可以将该内部空间分为与该工作空间相并列的导风通道的导风空间，其中，该二氧化碳培养箱的工作空间主要用于实现该二氧化碳培养箱的储物和保藏功能。其中，导风部主要用于分割该内部空间分别形成工作空间和导风通道，并利用该导风通道形成与该二氧化碳培养箱工作空间相匹配的空气流动效果，从而将一定温度和湿度的空气经导风导通引入冷凝部对应的冷凝通道中形成凝露。其中，该导风通道具有入口和出口，二氧化碳培养箱中的空气经引导自导风通道入口进入导风通道，并经导风通道的出口吹出。
[0042] 冷凝部入口端对应的前部部分对应于的导风通道的入口用于引导进入导风通道的空气部分的进入该冷凝部的冷凝通道，冷凝部的前部部分与主体连通，且其主体位于内壁板的另一侧，使得内壁板作为间隔板将该冷凝部的主体所处的外部空间和二氧化碳培养箱内部空间间隔开来。由于二氧化碳培养箱内部空间可以具有一定温度和适度的空气(如温度45℃、相对湿度80％)，当外界的空气温度和湿度(如温度25℃、相对湿度35％)与该二氧化碳培养箱的内部空间的空气温度和湿度产生差异时，借助于该冷凝部的冷凝通道，可以使得进入该冷凝通道的二氧化碳培养箱的空气在该冷凝部的主体部分产生凝露，并经过该冷凝部的出口端对应的后部部分流出冷凝部。
[0043] 此外，相对于冷凝部设置在二氧化碳培养箱的内壁板的设计，该二氧化碳培养箱的内壁板的间隔作用，可以有效防止外界对二氧化碳培养箱内部工作空间的温度和湿度的影响，使得二氧化碳培养箱内部的工作空间的空气能够一直符合储物和保藏等工作要求。
[0044] 可见，二氧化碳培养箱的内部空间的工作空间的空气经导风部的导风通道的引导，部分进入冷凝部的冷凝通道中实现气体分流，并在该冷凝通道中实现对进入其的空气进行凝露，从而降低了最后经导风通道的出口和冷凝部出口端吹出的空气的湿度，同时也极大地降低了对工作空间的温度影响，更加有利于保证整个工作空间中的恒温恒湿效果，防止在该二氧化碳培养箱内部的非指定区域产生凝露。
[0045] 因此，相对于现有技术中的冷凝部直接设置在箱体内的设计，能够充分利用箱体内外的温度差，在不需要单独对冷凝部进行降温处理的情况下，就可以在保证密封性和箱体内部的温度湿度恒定的同时，实现高效的箱体内防凝露效果。其中，若对处于间隔板外侧的冷凝部主体进一步施加冷源，对其进行冷却处理，可以更进一步的实现进入冷凝部的冷凝通道的空气的凝露效果。换言之，借此，可以通道对该冷凝通道的进入空气的气体量的控制、冷凝部主体的冷却控制以及导风导通的进入的工作空间的空气的总量的控制等，能够综合实现该防凝露结构更好的防凝露效果。
[0046] 可见，防凝露结构的主要目的在于维持工作空间中的恒温恒湿恒压，同时保证较低的功耗，其需要在冷凝通道中实现相应的冷凝效果。
[0047] 如图2‑图5所示，根据本公开的实施例，导风部包括导风板7和风机4。
[0048] 导风板7与内壁板13之间保持第一间距L3，形成导风通道16；
[0049] 风机4对应于导风通道16位于导风板7上的入口，设置在内壁板13上，用于将二氧化碳培养箱的工作空间11中的气体吸入导风通道16。
[0050] 内壁板13的内壁面作为该工作空间11的边缘，可以与导风板7相互平行设置。其中，导风板7可以为一平直板状结构，作为工作空间11和导风通道16之间的间隔板，使得二氧化碳培养箱的内部空间被该导风板7分为工作空间以及导风板7和内壁板13之间的导风通道16。其中，该导风通道16为一厚度为L3的导风空间。如此，可以使得导风板7同时可以作为间隔板，减少导风通道16的空气流动对工作空间11中的空气流动的影响，不会影响工作空间11中的空气流向。
[0051] 导风通道16的对应于导风板7的入口处，可以设置一引导风机4，起到对工作空间11中的空气的引导，使得该空气进入导风通道16。具体地，该风机4可以设置于该导风通道
16入口对应的内壁板13的内壁面上，当该风机4通电运行时，便可以将工作空间11中的空气吸入导风通道16，形成导风通道16中自上而下的空气流通方向F4。
[0052] 如图2‑图5所示，根据本公开的实施例，冷凝部包括冷凝管5和隔热环6。
[0053] 冷凝管5的入口端的开口与导风部的风机4之间保持第二间距L2；
[0054] 隔热环6位于冷凝管5和内壁板13之间，用于冷凝管5、内壁板13以及导风通道16之间的隔热密封。
[0055] 冷凝管5的入口端的开口和导风部的风机4之间保持第二间距L2能够使得进入冷凝管5的部分的空气与进入导风通道16的空气的占比更为稳定，从而保证相应的冷凝管5的冷凝效果，保证最终工作空间11的防凝露效果更好。
[0056] 冷凝管5作为冷凝部的主要结构，包括前部a、主体b和后部c，部分(如前部a的前端和后部c的后端)位于导风通道16中，主体(如主体b)位于内壁板13之外，并可以直接暴露在空气中，也可以对其进行冷却处理。因此，冷凝管5需要穿设内壁板13的厚度，架设在内壁板13上。在该内壁板13对应冷凝管5的位置延冷凝管5的外壁面密封设置一由绝热材料所构成的隔热环6，从而能够实现冷凝管5和内壁板13接触位置的密封隔热，防止冷凝管5与内壁板
13直接接触导致内壁板13沿与该冷凝管5接触的位置形成低温区域导致凝露，同时某些情况下也还可以起到一定的绝缘效果，从而能够保证二氧化碳培养箱内部空间的密封性，保证工作空间的空气的温度湿度等不易于受到外界的干扰。
[0057] 如图2‑图5所示，根据本公开的实施例，冷凝管5的入口端的开口平面与导风通道16的入口的气体风向之间保持第一夹角C，且C满足：C≥60°，借此可以减少风流过程中的管内风阻，实现进入导风通道16的空气能够更顺利地进入冷凝管5中实现导风分流，从而确保空气分流比例适宜。
[0058] 冷凝管5上的每个弯曲位置对应的弯曲角度为第二夹角A，且A满足：90°≤A≤135°，借此可以使得进入冷凝管5的冷凝通道的分流空气能够在冷凝通道中具有更小的管内风阻，加快冷凝通道中的空气流动，避免冷凝通道中的空气阻滞，导致无法实现实时的导风分流，进一步保证空气分流比例最佳。
[0059] 冷凝管5的入口端的开口与导风部的风机4之间的第二间距L2与导风板7与内壁板13之间的第一间距L3之间满足：2L2≤3L3，借此，可以使得进入冷凝管5的分流空气的体积与进入导风通道中的空气总体积之间的占比在冷凝管5的空气分流冷凝过程中更易于保持稳定，避免出现分流空气体积随时间发生变化造成防凝露效果时好时坏的情况。
[0060] 冷凝管5的直径r与第一间距L3之间满足：3r≥L3，冷凝管5一般可以选择圆柱形管道，具有一定的圆柱体的圆形截面的直径尺寸r，其中，该冷凝管5在导风通道中的开口位于该导风通道的中间位置，同时也位于风机4下方，该冷凝管5的开口的直径r满足3r≥L3时，可以起到更好地空气分流效果，保证进入冷凝管5的空气体积占比随时间变化保持恒定。其中，第一间距L3实际为该导风通道的相对内壁板13的厚度。
[0061] 如图2‑图5所示，根据本公开的实施例，冷凝管5的出口端的开口平面与内壁板13的内壁面的所处平面之间保持第三夹角B，且B满足：0°≤B≤45°。
[0062] 如图2和图3所示，冷凝管5的出口端的开口平面为该开口所处的表面，可以理解为该冷凝管5的出口切面借助于该冷凝管出口切面与竖直平面呈一定角度∠B，范围为0～45°，使冷凝管5的出口端末端呈尖角状，以使得冷凝管5中流出的冷凝水便于滴落，防止少量时粘连在内壁上，且能够保持均匀的滴落速度和滴落量。此外，该第三夹角B也可以使得整个冷凝管5中吹出的空气能够尽可能朝向斜下方吹出，而不是直接垂直朝下吹出，从而减小冷凝管5中空气吹出的风阻，同时保证空气吹出的方向朝斜下方吹出，从而有利于保证工作空间中整体空气流动符合F1、F2、F3的自下向上的流动方向，从而保证导风通道16中自上而下的空气流动方向F4，实现工作空间11和导风通道16中稳定的空气流动规律，保证恒温恒压恒湿的工作空间11的工作条件。
[0063] 如图2‑图5所示，根据本公开的实施例，冷凝部包括至少两个冷凝管，至少两个冷凝管的入口端的开口平面的总面积之和为s1，导风通道16相对于开口平面的风道截面面积为s2，则满足：10s1≤s2。
[0064] 冷凝管实际上是可以设置为多个，但无论是前述的一个冷凝管还是两个或以上数量的冷凝管，冷凝管整体的入口端的开口截面的总入口截面面积s1要小于等于导风通道的风道截面面积s2的1/10，如此，才能保证进入冷凝管5的空气不至于过多，避免冷凝分流空气体积量过大导致冷凝过度，从而防止直接降低工作空间中的空气湿度，同时也能够避免工作空间中整体下部温度偏低导致工作空间中整体温度均匀性不合格的情况。
[0065] 其中，多个冷凝管可以相互并排沿内壁板13的内外壁面设置。
[0066] 如图2‑图5所示，根据本公开的实施例，防凝露结构还包括消杀灯2和导流部。
[0067] 消杀灯2位于导风通道16的出口的下方，且位于冷凝管5的出口端的上方，并固设于内壁板13上；其中，消杀灯2可以是UV紫外杀菌灯。
[0068] 导流部对应于导风通道16的出口和消杀灯2位于二氧化碳培养箱的工作空间11的下部。
[0069] 如图2‑图5所示，根据本公开的实施例，导流部包括导流盖8和接水盘3。
[0070] 导流盖8一端的边缘对应导风通道16的出口并与导风部的导风板7的边缘固设；
[0071] 接水盘3位于冷凝管5的出口端下方，并沿内壁板13的内壁面铺设在二氧化碳培养箱的工作空间11的底表面上；
[0072] 其中，导流盖8罩设部分接水盘3，与接水盘3配合形成连通导风通道16的导流通道。
[0073] 冷凝管5的出口端位于消杀灯2与接水盘3之间，既可以确保冷凝管5的出口端以及接水盘3中滴落的冷凝水均可以受到消杀灯2的照射实现杀菌消毒的效果；同时，还能避免流出冷凝管5的出口端的冷凝水水滴落到消杀灯2上影响UV灯寿命，进一步结合上述冷凝管5的出口端的出口切面夹角B，能够确保冷凝水能够以比较稳定的滴落速度和滴落量滴入接水盘，使得接水盘抽拉、取放等不受影响。
[0074] 其中，该消杀灯2位于导风通道16的风道内部，设置于导风通道16出口端的内壁板上，且位于接水盘3上方，且位于导流盖8与接水盘3之间形成的下部风道斜面的延长线之下，因此可以确保循环的空气能够全部经过该消杀灯2的照射区域实现消杀，保证循环空气基本实现全部照射消杀的效果，也可以对接水盘3内的水同时进行照射消杀灭菌。
[0075] 如图2‑图5所示，根据本公开的实施例，导流盖8的盖板与二氧化碳培养箱的工作空间11的底表面之间保持第四夹角D，且D满足：10°≤D≤30°；
[0076] 导流盖8以倾斜角D倾斜设置在接水盘3上方，并部分遮盖接水盘3，从而为经导风通道16、冷凝管5吹出的空气在经导流盖8和接水盘3之间的下部风道的末端吹出时具有更大的吹出速度，形成工作空间11中符合空气流动方向F1、F2的流动效果。换言之，该导流盖8可以作为工作空间11与接水盘3之间的间隔板，同时具有导风作用，使得下部风道的末端形成缩口的导流效果，使得风速加强，能够将空气直接吹至最远离导风板7的工作空间11的边缘并向上流动形成流动方向为F1的流动效果，另外，还有部分可以形成吹至工作空间11的中部并向上流动形成流动方向为F2的流动效果。其中，导流盖8可以遮盖住消杀灯2，从而避免消杀灯2对工作空间11中直接照射，防止对储存的样品或物品造成不利影响。
[0077] 导流盖8的顶端与导风部的导风板7之间的第三间距L1和工作空间11相对于导风板7的宽度L4之间满足：(1/3)L4≤L1≤(2/3)L4。
[0078] 如前述所言，导流盖8所对应的下部风道的长度为第三间距L1，当其满足尺寸L4＜3L1＜2L4时，能够使得下部风道的空气自导流盖8的前部吹出时，导流盖8对应的第三间距L1作为下部风道的深度形成空气导流效果，并使得导流的空气能够吹出形成流动方向为F1、F2的空气流动效果，并确保流动方向F1的空气能够被直接吹至工作空间11的前部，向上形成F1的流动效果。
[0079] 如图2‑图5所示，根据本公开的实施例，导流盖8包括至少一侧板。
[0080] 至少一侧板位于导流盖8的至少一侧，具有多个风孔阵列。
[0081] 导流盖8的侧面可以设置长条形的开孔，可以阵列分布并透穿导流盖8的侧壁板，从而使得下部风道中的空气自这些开孔吹出以后，向上形成流动方向F3的空气流动效果。其中，该开孔的两端为圆弧形，以减小风阻。
[0082] 因此，借助上述流动方向为自下而上的F1、F2和F3的流动效果，使得工作空间11中的空气和导风导通16中的符合流动方向F4的空气能够形成稳定的内部循环效果，也即能够实现通过不同位置的风确保整个工作空间11中的空气均匀性，保证工作空间11的温度、湿度、压力等条件的均匀性和稳定性。
[0083] 因此，本公开实施例的上述防凝露结构能够起到极好的防凝露效果，使得凝露仅发生在冷凝管5的冷凝通道中，而不会出现在工作空间11中，且能够保证整个工作空间11中的密闭高湿恒温恒压的空气要求条件，结构极为简单，成本较低便于生产，具有极高的商业应用价值。
[0084] 如图2‑图5所示，本公开的另一方面提供了一种二氧化碳培养箱，其中，包括箱体部、密封部和上述的防凝露结构。
[0085] 箱体部具有工作空间11；
[0086] 密封部对应箱体部的开口，密封箱体部的工作空间11；
[0087] 防凝露结构与设置密封部的箱体部的一侧对应，位于箱体部的另一侧。
[0088] 如图2‑图5所示，根据本公开的实施例，箱体部包括内壁板13和外壁板12。
[0089] 外壁板12构成箱体部的外壳结构；
[0090] 内壁板13与外壁板12对应，作为箱体部的内壳结构形成工作空间11；
[0091] 其中，防凝露结构的冷凝部的主体相对于位于工作空间11中的导风部，位于箱体部的外壁板12和内壁板13的另一侧。
[0092] 如图2‑图5所示，根据本公开的实施例，密封部包括外门15和内门14。
[0093] 外门15对应于外壁板12的开口，密封外壁板12构成的箱体部；
[0094] 内门14对应于内壁板13的开口，密封内壁板13围设的箱体部的工作空间11。
[0095] 上述防凝露结构与该箱体部和密封部之间的结构关系和相互作用可以参照上述如图2‑图5所示的描述内容，在此不作赘述。具体地，该二氧化碳培养箱可以是细胞培养使用的二氧化碳培养箱，可以借助于上述防凝露结构以防止该培养箱内部表面凝露。此外，该二氧化碳培养箱还可以是其他具有保藏或培养用的工作空间以实现物品或样品保藏、储存以及培养等用途的箱体式通电设备，具体可以是各类生物培养箱、医用保藏箱甚至冷藏用设备(如冰柜、冰箱甚至液氮存储罐等)等，具体不作限制。
[0096] 至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。
[0097] 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
