CN108628367A - 一种恒温系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的恒温系统，包括箱体、液浴循环单元、温度控制单元；所述箱体包括壳体及内胆；所述液浴循环单元包括液浴流道及搅拌模块，所述温度控制单元包括加热模块、制冷模块、压力采集模块以及控制模块，所述加热模块用于对所述液浴流道内的液浴工质进行加热，所述制冷模块用于对所述液浴流道内的液浴工质进行制冷，所述压力采集模块用于采集所述液浴流道内的液浴压力信号，所述控制模块用于获取液浴压力信号，并根据所述液浴压力信号控制压力波动实现恒温，相较于以温度值为参考信号控温精度更高。
Description
技术领域
本发明涉及温控技术领域，尤其涉及一种高精度的恒温系统。
背景技术
受控恒温环境广泛用于石油、化工、电子仪表、物理、化学、生物工程、医药卫生、生命科学、轻工食品、物性测试及化学分析等领域，提供一个热冷受控、温度空间均匀度及时间波动满足要求的场源，温度的均匀程度严重影响受测物理量的准确程度，尤其是在计量领域。
从实现恒温的条件来说，必备2个条件：一是要有较为稳定的冷源和热源，在室温区以下，冷源可以为各种制冷方式，根据温区不同多采用如蒸汽压缩式制冷、半导体制冷、斯特林制冷、液氮制冷、流体载冷等制冷手段，在室温区以上，冷源还可以为空气或冷却水，而热源一般采用电加热或半导体制热等手段；二是要有适合的控温策略，即合理调配热量和冷量，使其在温控点平衡，现多采用PID程序控制。一般而言，冷源及热源温度越稳定，精确的温度控制越容易实现。
通过对其它与温度相关的物理量的控制间接实现温度控制也是一种实现方式，以流体为例，安妥因方程可精确地描述饱和液体的温度-压力关系，其方程形式如下：
A、B、C是与流体相关的常数，p为压力，T为流体的开尔文温度，对该式微分可得：
对于变化微小的压力Δp及温度ΔT，可代替微分量：
以p＝100kPa,Δp＝0.05kPa,为例，可得：
对于沸点近室温区(300K)的物质而言，参数B大致在[1000,1500]范围内，参数C大致在[200,230]范围内，如异戊烷(沸点300.98K)的B和C分别为1040.73，235.445，带入下式可得，
因此，通过控制压力的波动，可以实现温度的控制，且较大水平的压力波动可实现更小水平的温度波动。
发明内容
有鉴如此，有必要针对现有技术存在的恒温系统温度波动大、控温速度慢的缺陷，提供一种控温精度更高的恒温系统。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种恒温系统，包括：箱体、液浴循环单元以及温度控制单元；其中：
所述箱体包括壳体、设置于所述壳体内的内胆、设置于所述壳体内的排液模块以及位于所述内胆和所述排液模块之间的隔断单元；
所述液浴循环单元包括由所述壳体、所述内胆、所述排液模块和所述隔断单元之间形成的液浴流道及搅拌模块，液浴工质可在所述液浴流道内流动，所述搅拌模块用于对所述液浴工质进行搅拌；
所述温度控制单元包括加热模块、制冷模块、压力采集模块以及控制模块，所述加热模块用于对所述液浴工质进行加热，所述制冷模块用于对所述液浴流道内的液浴工质进行制冷，所述压力采集模块用于采集所述液浴工质的液浴压力信号，所述控制模块用于获取液浴压力信号，并根据所述液浴压力信号控制压力波动实现恒温。
在一些较佳的实施例中，所述壳体为隔热材料，所述隔热材料包括聚氨酯发泡。
在一些较佳的实施例中，所述内胆为金属材料，所述金属材料为大热容材料，所述大热容材料包括不锈钢或者铝合金。
在一些较佳的实施例中，所述隔断单元包括两块，且沿竖直方向设置于所述壳体内，所述排液模块固定于所述壳体的端盖部。
在一些较佳的实施例中，所述液浴工质采用沸点高于0℃、臭氧消耗潜能值为零的工质。
在一些较佳的实施例中，所述液浴工质包括异戊烷、戊烷、R1336mzz、丙酮或乙醇。
在一些较佳的实施例中，所述加热模块包括加热控制器以及连接所述控制器的加热盘管，所述加热盘管设置于所述液浴工质中。
在一些较佳的实施例中，所述制冷模块包括制冷机以及连接所述制冷剂的蒸发器盘管，所述蒸发器盘管设置于所述液浴工质中。
在一些较佳的实施例中，所述搅拌模块包括搅拌叶轮、连接所述搅拌叶轮的转轴、固定于所述转轴上的磁铁和磁力泵、以及连接所述转轴的轴承和密封结构。
在一些较佳的实施例中，所述控制模块还电性连接于所述加热模块、所述制冷模块及所述搅拌模块。
本发明采用上述技术方案的优点是：
本发明提供的恒温系统，包括箱体、液浴循环单元以及温度控制单元；所述箱体包括壳体、设置于所述壳体内的内胆、设置于所述壳体内的排液模块以及位于所述内胆和所述排液模块之间的隔断单元；所述液浴循环单元包括由所述壳体、所述内胆、所述排液模块和所述隔断单元之间形成的液浴流道及搅拌模块，所述液浴工质可在所述液浴流道内流动，所述搅拌模块用于对所述液浴工质进行搅拌；所述温度控制单元包括加热模块、制冷模块、压力采集模块以及控制模块，所述加热模块用于对所述液浴工质进行加热，所述制冷模块用于对所述液浴流道内的液浴工质进行制冷，所述压力采集模块用于采集所述液浴工质的液浴压力信号，所述控制模块用于获取液浴压力信号，并根据所述液浴压力信号控制压力波动实现恒温，本发明提供的恒温系统以液浴压力值为参考信号，通过控制模块控制压力波动使得温度稳定，相较于以温度值为参考信号控温精度更高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的恒温系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，为本发明实施例提供的恒温系统10的结构示意图，包括：箱110体、设置于所述箱体110内的液浴循环单元120以及温度控制单元130。以下详细说明各个部件的结构以及连接关系。
所述箱体110包括壳体1、设置于所述壳体1内的内胆2、设置于所述壳体1内的排液模块4以及位于所述内胆2和所述排液模块4之间的隔断单元3。
在一些较佳的实施例中，所述壳体1为隔热材料，所述隔热材料包括聚氨酯发泡材料。可以理解，所述隔热材料并不局限聚氨酯发泡材料，还可以采用其他的隔热材料。
在一些较佳的实施例中，所述内胆2为金属材料，所述金属材料为大热容材料，所述大热容材料包括不锈钢或者铝合金，本发明采用导热系数高、大热容的金属内壁可有效降低箱体内部的温度梯度。可以理解，所述大热容材料并不局限不锈钢或者铝合金，还可以采用其他的大热容材料。
在一些较佳的实施例中，所述排液模块4固定于所述壳体1的端盖部。所述隔断单元3包括两块，且沿竖直方向设置于所述壳体1内。
在一些较佳的实施例中，所述液浴工质采用沸点高于0℃、臭氧消耗潜能值为零的工质。所述液浴工质包括异戊烷、戊烷、R1336mzz、丙酮或乙醇。
可以理解，所述液浴工质并不局限不锈钢或者铝合金，还可以采用其他的沸点高于0℃、臭氧消耗潜能值为零的工质。
可以理解，所述壳体1、所述内胆2、所述排液模块4和所述隔断单元3之间可形成液浴流道5，所述排液模块4内设置的液浴工质可在所述液浴流道5内循环流动。
所述液浴循环单元120包括液浴流道5及搅拌模块14。
在一些较佳的实施例中，所述搅拌模块14包括搅拌叶轮9、连接所述搅拌叶轮的转轴10、固定于所述转轴10上的磁铁(图未示)和磁力泵(图未示)、以及连接所述转轴10的轴承(图未示)和密封结构16。可以理解，所述搅拌模块14用于对所述液浴流道5内的液浴工质进行搅拌。
可以理解，通过搅拌模块14可以使液浴温度快速达到均匀，整个气液相变蓄冷系统的内层液浴可以使液浴流道5温度快速达到稳定。
可以理解，液浴工质可充满整个液浴流道5，能够增强液浴工质与内胆2间的传热效果；通过搅拌模块14可以使液浴工质温度快速达到均匀，温度均匀的液浴工质从底部由外侧(靠近排液模块4的一侧)流入内侧(靠近所述内胆2的外壁)，并由隔断单元3中间流道返回外侧，形成闭式循环，进一步增强传热，加快温度稳定。
所述温度控制单元130包括加热模块11、制冷模块12、压力采集模块15、以及控制模块13。
在一些较佳的实施例中，所述加热模块11包括加热控制器(图未示)以及连接所述控制器的加热盘管7，所述加热盘管7设置于所述液浴工质中。可以理解，所述加热模块11用于对所述液浴流道5内的液浴工质进行加热。
在一些较佳的实施例中，所述加热模块11加热方式包括电加热、半导体制热或热泵加热。
在一些较佳的实施例中，所述制冷模块12包括制冷机(图未示)以及连接所述制冷剂的蒸发器盘管8，所述蒸发器盘管8设置于所述液浴工质中。可以理解，所述制冷模块12用于对所述液浴流道5内的液浴工质进行制冷。
在一些较佳的实施例中，所述制冷机制冷方式包括气体节流制冷方式、液氮或干冰制冷方式或半导体制冷。
在一些较佳的实施例中，所述加热盘管7和蒸发器盘管8中还可以设置有搅拌叶轮，配合加热盘管7和蒸发器盘管8使液浴快速达到均匀。
在一些较佳的实施例中，压力采集模块15用于采集所述液浴流道5内的液浴压力信号，所述控制模块13用于获取液浴压力信号。
可以理解，本发明所述的温度控制单元130以液浴压力值为参考信号，由压力采集模块15采集液浴压力信号并传输到控制模块13，通过控制模块13控制压力波动，达到控制温度稳定的目的。
在一些较佳的实施例中，所述控制模块13还电性连接于所述加热模块11、所述制冷模块12及所述搅拌模块14。可以理解，所述控制模块135可通过调节加热模块11加热量和制冷模块12冷量实现所需液浴温度。
本发明提供的恒温系统，包括箱体110、液浴循环单元120以及温度控制单元130；所述箱体110包括壳体1、设置于所述壳体1内的内胆2，设置于所述壳体1内的排液模块4以及位于所述内胆2和所述排液模块4之间的隔断单元3；所述液浴循环单元120包括由所述壳体1、所述内胆2、所述排液模块4和所述隔断单元3之间形成的液浴流道5及搅拌模块14，液浴工质可在所述液浴流道5内流动，所述搅拌模块14用于对所述液浴工质进行搅拌；所述温度控制单元130包括加热模块11、制冷模块12、压力采集模块15、以及控制模块13，所述加热模块11用于对所述液浴流道5内的液浴工质进行加热，所述制冷模块12用于对所述液浴流道5内的液浴工质进行制冷，所述压力采集模块15用于采集所述液浴流道5内的液浴压力信号，所述控制模块13用于获取液浴压力信号，并根据所述液浴压力信号控制压力波动实现恒温，本发明提供的恒温系统以液浴压力值为参考信号，通过控制模块控制压力波动使得温度稳定，相较于以温度值为参考信号控温精度更高。
当然本发明的恒温系统还可具有多种变换及改型，并不局限于上述实施方式的具体结构。总之，本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。
Claims (10)
1.一种恒温系统，其特征在于，包括：箱体、液浴循环单元以及温度控制单元；其中：
所述箱体包括壳体、设置于所述壳体内的内胆、设置于所述壳体内的排液模块以及位于所述内胆和所述排液模块之间的隔断单元；所述液浴循环单元包括由所述壳体、所述内胆、所述排液模块和所述隔断单元之间形成的液浴流道及搅拌模块，液浴工质可在所述液浴流道内流动，所述搅拌模块用于对所述液浴工质进行搅拌；
所述温度控制单元包括加热模块、制冷模块、压力采集模块以及控制模块，所述加热模块用于对所述液浴工质进行加热，所述制冷模块用于对所述液浴流道内的液浴工质进行制冷，所述压力采集模块用于采集所述液浴工质的液浴压力信号，所述控制模块用于获取液浴压力信号，并根据所述液浴压力信号控制压力波动实现恒温。
2.如权利要求1所述的恒温系统，其特征在于，所述壳体为隔热材料，所述隔热材料包括聚氨酯发泡材料。
3.如权利要求1所述的恒温系统，其特征在于，所述内胆为金属材料，所述金属材料为大热容材料，所述大热容材料包括不锈钢或者铝合金。
4.如权利要求1所述的恒温系统，其特征在于，所述隔断单元包括两块，且沿竖直方向设置于所述壳体内，所述排液模块固定于所述壳体的端盖部。
5.如权利要求1所述的恒温系统，其特征在于，所述液浴工质采用沸点高于0℃、臭氧消耗潜能值为零的工质。
6.如权利要求5所述的恒温系统，其特征在于，所述液浴工质包括异戊烷、戊烷、R1336mzz、丙酮或乙醇。
7.如权利要求1所述的恒温系统，其特征在于，所述加热模块包括加热控制器以及连接所述控制器的加热盘管，所述加热盘管设置于所述液浴工质中。
8.如权利要求1所述的恒温系统，其特征在于，所述制冷模块包括制冷机以及连接所述制冷剂的蒸发器盘管，所述蒸发器盘管设置于所述液浴工质中。
9.如权利要求1所述的恒温系统，其特征在于，所述搅拌模块包括搅拌叶轮、连接所述搅拌叶轮的转轴、固定于所述转轴上的磁铁和磁力泵、以及连接所述转轴的轴承和密封结构。
10.如权利要求1所述的恒温系统，其特征在于，所述控制模块还电性连接于所述加热模块、所述制冷模块及所述搅拌模块。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20181009 |