真空冷凍干燥機按系統分，由致冷系統、真空系統、加熱系統、和控制系統四個主要部分組成。按結構分，由凍干箱或稱干燥箱、冷凝器或稱水汽凝集器、冷凍機、真空泵和閥門、電氣控制元件等組成。

凍干箱是一個能夠致冷到-40℃左右，能夠加熱到+50℃左右的高低溫箱，也是一個能抽成真空的密閉容器。它是真空冷凍干燥機的主要部分，需要凍干的產品就放在箱內分層的金屬板層上，對產品進行冷凍，并在真空下加溫，使產品內的水份升華而干燥。
  冷凝器同樣是一個真空密閉容器，在它的內部有一個較大表面積的金屬吸附面，吸附面的溫度能降到-40℃以下，并且能恒定地維持這個低溫。冷凝器的功用是把凍干箱內產品升華出來的水蒸氣凍結吸附在其金屬表面上。
  凍干箱、冷凝器、真空管道和閥門，再加上真空泵，便構成真空冷凍干燥機的真空系統。真空系統要求沒有漏氣現象，真空泵是真空系統建立真空的重要部件。真空系統對于產品的迅速升華干燥是*的。

  制冷系統由冷凍機與凍干箱、冷凝器內部的管道等組成。冷凍機可以是互相獨立的二套，也可以合用一套。冷凍機的功用是對凍干箱和冷凝器進行致冷，以產生和維持它們工作時所需要的低溫，它有直接致冷和間接致冷二種方式。
  加熱系統對于不同的真空冷凍干燥機有不同的加熱方式。有的是利用直接電加熱法；有的則利用中間介質來進行加熱，由一臺泵使中間介質不斷循環。加熱系統的作用是對凍干箱內的產品進行加熱，以使產品內的水份不斷升華，并達到規定的殘余水份要求。
  控制系統由各種控制開關，指示調節儀表及一些自動裝置等組成，它可以較為簡單，也可以很復雜。一般自動化程度較高的真空冷凍干燥機則控制系統較為復雜。控制系統的功用是對真空冷凍干燥機進行手動或自動控制，操縱機器正常運轉，以凍干出合乎要求的產品來。

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