一种恒温系统的制作方法

本发明涉及恒温处理技术领域，尤其涉及一种恒温系统。

背景技术：

恒温液浴广泛用于石油、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、温度均匀恒定的场源，对试验样品或生产的产品进行恒定温度试验或测试，也可作为直接加热或制冷和辅助加热或制冷的热源或冷源。

专利zl96244411.1提供一种精密低温双槽恒温浴，其采用干冰或液氮提供冷量，通过控制制冷槽的温度，再由制冷槽的制冷介质在制冷槽和恒温槽之间的循环来控制恒温槽的温度，选定适当的介质流量和两个槽的温差，利用温差补偿原理，提高恒温浴的恒温精度，但由于采用细管路在两槽之间流通，具有控温速度慢，恒温精度难以提升的缺点；专利200920214476.x提供一种高精度恒温系统，其在一个密闭腔体内实现温度的高精度控制，但是由于液浴介质不流动，难以保证液浴内温度场的空间均匀性；专利201310221426.5公开一种用于电解质液测试的恒温装置，通过在封闭腔体内的螺旋制冷盘管冷却液浴介质，也存在液浴温度场的空间均匀性问题。

技术实现要素：

有鉴如此，有必要针对现有技术存在的缺陷，提供一种控温速度快、温度温度场均匀度高的恒温系统。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种恒温系统，包括保温箱体、恒温介质循环模块及温度控制模块，其中：

所述保温箱体包括保温壳体、盖设于所述保温壳体上的保温箱盖及穿设于所述保温箱盖上的保温塞；

所述恒温介质循环模块包括设置于所述保温箱体内的测试浴、由所述测试浴与所述保温壳体之间的腔体形成的控制浴及与所述保温壳体固定连接的搅拌单元，所述搅拌单元通过搅拌可使位于所述测试浴和/或控制浴内的恒温介质流动；

所述温度控制模块包括制冷单元、加热单元及控制单元，所述制冷单元包括制冷机和连接于所述制冷机且设置于所述控制浴内的制冷盘管，所述的加热单元包括加热控制器和连接于所述加热控制器且设置于所述控制浴内的加热盘管，所述控制单元电性连接于所述制冷单元及所述加热单元。

在一些较佳的实施例中，所述保温箱盖可开启或者闭合。

在一些较佳的实施例中，所述测试浴和所述控制浴的轴心重合。

在一些较佳的实施例中，所述搅拌单元包括搅拌叶轮、转轴、轴承密封件、磁铁和磁力泵，所述搅拌叶轮固定于所述转轴的一端，所述转轴的另一端穿过所述保温壳体且固定连接于所述磁铁，所述磁铁对应设置有所述磁力泵，所述轴承密封件设置于所述保温壳体上且位置所述转轴的两侧，所述搅拌叶轮设置于所述测试浴内，通过所述搅拌叶轮的旋转可以使得所述测试浴内的恒温介质循环流动。

在一些较佳的实施例中，所述控制浴和测试浴内的恒温介质为不同介质，所述恒温介质为气体或液体。

在一些较佳的实施例中，所述测试浴的上部设有栅栏状流动通道，所述恒温介质可在所述测试浴和所述控制浴间流动。

在一些较佳的实施例中，所述搅拌单元包括搅拌叶轮、转轴、轴承密封件、磁铁和磁力泵，所述搅拌叶轮固定于所述转轴的一端，所述转轴的另一端穿过所述保温壳体且固定连接于所述磁铁，所述磁铁对应设置有所述磁力泵，所述轴承密封件设置于所述保温壳体上且位置所述转轴的两侧，所述搅拌叶轮设置于所述测试浴内，通过所述搅拌叶轮的旋转可以使得所述控制浴内的恒温介质通过所述栅栏状流动通道流向所述测试浴。

在一些较佳的实施例中，所述控制浴和测试浴内的恒温介质为相同介质，所述恒温介质为气体或液体。

在一些较佳的实施例中，所述恒温系统还包括设置于所述保温箱体下方的底架，所述磁力泵设置于所述底架内。

在一些较佳的实施例中，所述恒温介质根据所要求的温度要求，具体为，

在-200～-40℃的低温区，其中，液体恒温介质采用沸点高于50℃、臭氧消耗潜能值为零的工质，所述液体恒温介质包括异戊硫醇、异己烷、甲基环戊烷、hfe7200、乙基环戊烷、hfe7100、正丙醇、戊醇、乙醇、九氟四氢基吡喃、hfc-4310mee或全氟庚烷；气体恒温介质采用沸点低于使用温度、臭氧消耗潜能值为零的工质，包括空气、氮气或氦气；

在-40℃～室温的普冷温区，其中，液体恒温介质采用沸点高于50℃、臭氧消耗潜能值为零的工质，所述液体恒温介质包括异戊硫醇、异己烷、甲基环戊烷、hfe7200、乙基环戊烷、hfe7100、正丙醇、戊醇、乙醇、九氟四氢基吡喃、hfc-4310mee、全氟庚烷、hfe7300或去离子水(0℃)；气体恒温介质采用沸点低于使用温度、臭氧消耗潜能值为零的工质，包括空气、氮气或氦气；

在室温～300℃的高温区，其中，液体恒温介质采用采用矿物油或烷基苯导热油；气体恒温介质采用沸点低于使用温度、臭氧消耗潜能值为零的工质，包括空气、氮气或氦气。

在一些较佳的实施例中，所述的制冷机包括节流制冷、液氮、干冰制冷方式或半导体制冷。

在一些较佳的实施例中，还包括温度计，所述温度计一端固定于所述保温箱盖，另一端伸入所述测试浴内。

另外，本发明还提供了另一种恒温系统，包括：保温箱体、恒温介质循环模块及温度控制模块，其中：

所述保温箱体包括保温壳体、盖设于所述保温壳体上的保温箱盖及穿设于所述保温箱盖上的保温塞；

所述恒温介质循环模块包括设置于所述保温箱体内的测试浴、与所述测试浴并列设置的控制浴及设置于所述控制浴内的搅拌单元，所述搅拌单元通过搅拌可使位于所述控制浴内的恒温介质经下通道流入所述测试浴，并经上通道返回所述控制浴；

所述温度控制模块位于所述控制浴内，包括制冷单元、加热单元及控制单元，所述制冷单元包括制冷机和连接于所述制冷机的制冷盘管，所述的加热单元包括加热控制器和连接于所述加热控制器的加热盘管，所述控制单元电性连接于所述制冷单元及所述加热单元。

本发明采用上述技术方案的优点是：

一方面，本发明提供的恒温系统，包括保温箱体、恒温介质循环模块及温度控制模块，所述保温箱体包括保温壳体、盖设于所述保温壳体上的保温箱盖及穿设于所述保温箱盖上的保温塞，所述恒温介质循环模块包括设置于所述保温箱体内的测试浴、由所述测试浴与所述保温壳体之间的腔体形成的控制浴及与所述保温壳体固定连接的搅拌单元，所述搅拌单元通过搅拌可使位于所述测试浴和/或控制浴内的恒温介质流动，所述温度控制模块包括制冷单元、加热单元及控制单元，所述控制单元通过调节加热单元的加热量和制冷单元的制冷量实现所需液浴温度，本发明提供的恒温系统采用特殊的结构设计，配合搅拌单元可使位于所述测试浴和/或控制浴内的恒温介质流动，可以快速实现高精度控温；同时在测试浴外设置控制浴，可减少外部环境的温度干扰，保证空间温度分布的均匀性。

另一方面，本发明提供的恒温系统，所述保温箱体包括保温壳体、盖设于所述保温壳体上的保温箱盖及穿设于所述保温箱盖上的保温塞，可大幅减少冷量损失和恒温介质消耗。

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1提供的恒温系统的结构示意图。

图2为本发明实施例2提供的恒温系统的结构示意图。

图3为本发明实施例3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。

实施例1

请参阅图1，为本发明一实施例提供的恒温系统10的结构示意图，包括保温箱体110、恒温介质循环模块120及温度控制模块130。其中：

所述保温箱体110包括保温壳体111、盖设于所述保温壳体111上的保温箱盖112及穿设于所述保温箱盖112上的保温塞113。由此，本发明采用保温设计的保温箱体可大幅减少冷量损失和恒温介质消耗。

在一些较佳的实施例中，所述保温箱盖可开启或者闭合。

可以理解，在实际应用中，为了减少冷量损失和恒温介质消耗，所述保温箱盖112可长期关闭，而仅需要开闭保温塞113。

所述恒温介质循环模块120包括设置于所述保温箱体110内的测试浴121、由所述测试浴121与所述保温壳体111之间的腔体形成的控制浴122及与所述保温壳体111固定连接的搅拌单元123，所述搅拌单元123通过搅拌可使位于所述测试浴121和/或控制浴122内的恒温介质流动。

在本实施例中，所述测试浴121和所述控制浴122的轴心重合。

在本实施例中，所述搅拌单元123包括搅拌叶轮1231、转轴1232、轴承密封件1233、磁铁1234和磁力泵1235。

所述搅拌叶轮1231固定于所述转轴1232的一端，所述转轴1232的另一端穿过所述保温壳体111且固定连接于所述磁铁1234，所述磁铁1234对应设置有所述磁力泵1235，所述轴承密封件1233设置于所述保温壳体111上且位置所述转轴1232的两侧，所述搅拌叶轮1231设置于所述控制浴122内，可以理解，通过所述搅拌叶轮1231的旋转可以使得所述控制浴122内的恒温介质循环流动。

所述恒温介质根据所要求的温度要求，具体为：

在-200～-40℃的低温区，其中，液体恒温介质采用沸点高于50℃、臭氧消耗潜能值为零的工质，按照凝固点温度由低至高，所述液体恒温介质包括异戊硫醇(-169℃)、异己烷(-154℃)、甲基环戊烷(-143℃)、hfe7200(-138℃)、乙基环戊烷(-138℃)、hfe7100(-135℃)、正丙醇(-127℃)、戊醇(-117℃)、乙醇(-114℃)、九氟四氢基吡喃(-95℃)、hfc-4310mee(-80℃)、全氟庚烷(-51℃)等；气体恒温介质采用沸点低于使用温度、臭氧消耗潜能值为零的工质，包括空气、氮气或氦气；

在-40℃～室温的普冷温区，其中，液体恒温介质采用沸点高于50℃、臭氧消耗潜能值为零的工质，按照凝固点温度由低至高，所述液体恒温介质包括异戊硫醇(-169℃)、异己烷(-154℃)、甲基环戊烷(-143℃)、hfe7200(-138℃)、乙基环戊烷(-138℃)、hfe7100(-135℃)、正丙醇(-127℃)、戊醇(-117℃)、乙醇(-114℃)、九氟四氢基吡喃(-95℃)、hfc-4310mee(-80℃)、全氟庚烷(-51℃)、hfe7300(-38℃)、去离子水(0℃)等；气体恒温介质采用沸点低于使用温度、臭氧消耗潜能值为零的工质，包括空气、氮气或氦气；

在室温～300℃的高温区，其中，液体恒温介质采用采用矿物油或烷基苯导热油；气体恒温介质采用沸点低于使用温度、臭氧消耗潜能值为零的工质，包括空气、氮气或氦气。

需要指出的是，由于液体的热容远大于气体，可以抗环境温度以及其它因素干扰；但是在低温下，受凝固点限制，可选择的液体极少，要么通过液体掺混实现共晶降低固液相变温度，要么采用低沸点气体。

当控制浴122内恒温介质为液体，测试浴121内恒温介质为气体时，由于液体热容大，可实现气体的快速降温，同时，控制浴122内恒温介质为液体，由于不接触测试端，可以密封控制浴122内液体，从而可选用的恒温介质的凝固点更低。

当控制浴122内恒温介质为气体，测试浴121内恒温介质为液体时，由于液体热容远大于外部用来冷却的气体，可减少气体扰动及其它因素影响，容易实现高精度控温。

当控制浴122内恒温介质为液体，测试浴121内恒温介质为液体时，控制浴122本身起到减少外部环境干扰的作用，且测试浴121内液体也可快速实现测试物体的快速降温，因此在满足液体不凝固的前提下，此种技术方案最优。

当控制浴122内恒温介质为气体，测试浴121内恒温介质为气体时，因其扰动大，热容下，不易实现高精度控温，一般不采用这种实现方式。

在本实施例中，所述控制浴122和测试浴121内的恒温介质为不同介质，所述恒温介质为气体或液体。

在本实施例中，所述控制浴122的恒温介质采用空气，所述测试浴121的恒温介质采用乙醇。

所述温度控制模块130包括制冷单元131、加热单元132及控制单元133，所述制冷单元131包括制冷机1311和电性连接于所述制冷机1311且设置于所述控制浴122内的制冷盘管1312，所述的加热单元132包括加热控制器1321和电性连接于所述加热控制器1321且设置于所述控制浴122内的加热盘管1322，所述控制单元133电性连接于所述制冷单元131及所述加热单元132，可以理解，通过所述控制单元133可调节加热单元132的加热量和制冷单元131的制冷量以实现所需的液浴温度。

具体地，所述制冷机1311包括节流制冷、液氮、干冰制冷方式或半导体制冷。

在本实施例中，所述制冷机1311采用节流制冷方式，具体为采用混合工质节流制冷技术。

优选地，所述恒温系统100还包括设置于所述保温箱体110下方的底架140，所述磁力泵1235设置于所述底架140内。可以理解，磁力泵1235也可固定于保温箱盖112上。

优选地，所述恒温系统100还包括温度计150，所述温度计150一端固定于所述保温箱盖112，另一端伸入所述测试浴121内。可以理解，通过温度计150可以获取测试浴121内恒温介质的温度。

本发明提供的恒温系统100采用特殊的结构设计，配合搅拌单元123可使位于所述测试浴121和/或控制浴122内的恒温介质流动，可以快速实现高精度控温；同时在测试浴外121设置控制浴122，可减少外部环境的温度干扰，保证空间温度分布的均匀性。

实施例2

请参见图2，为本发明另一较佳实施例提供的恒温系统20的结构示意图，包保温箱体210、恒温介质循环模块220及温度控制模块230。其中：

所述保温箱体210包括保温壳体211、盖设于所述保温壳体211上的保温箱盖212及穿设于所述保温箱盖212上的保温塞213。由此，本发明采用保温设计的保温箱体可大幅减少冷量损失和恒温介质消耗。

可以理解，在实际应用中，为了减少冷量损失和恒温介质消耗，所述保温箱盖212可长期关闭，而仅需要开闭保温塞213。

所述恒温介质循环模块220包括设置于所述保温箱体210内的测试浴221、由所述测试浴221与所述保温壳体211之间的腔体形成的控制浴222及与所述保温壳体211固定连接的搅拌单元223，所述搅拌单元223通过搅拌可使位于所述测试浴221和/或控制浴222内的恒温介质流动。(图中箭头表示为恒温介质流向)

在本实施例中，所述测试浴221的上部设有栅栏状流动通道a，所述搅拌单元223通过搅拌使得所述恒温介质在所述测试浴221和所述控制浴222间流动。

在本实施例中，所述测试浴221和所述控制浴222的轴心重合。

在本实施例中，所述搅拌单元223包括搅拌叶轮2231、转轴2232、轴承密封件2233、磁铁2234和磁力泵2235。

所述搅拌叶轮2231固定于所述转轴2232的一端，所述转轴2232的另一端穿过所述保温壳体211且固定连接于所述磁铁2234，所述磁铁2234对应设置有所述磁力泵2235，所述轴承密封件2233设置于所述保温壳体211上且位置所述转轴2232的两侧，所述搅拌叶轮2231设置于所述控制浴222内，可以理解，通过所述搅拌叶轮2231的旋转可以使得所述测试浴221内的恒温介质通过所述栅栏状流动通道a流向所述控制浴222。

所述恒温介质根据所要求的温度要求，具体为：

在-200～-40℃的低温区，其中，液体恒温介质采用沸点高于50℃、臭氧消耗潜能值为零的工质，按照凝固点温度由低至高，所述液体恒温介质包括异戊硫醇(-169℃)、异己烷(-154℃)、甲基环戊烷(-143℃)、hfe7200(-138℃)、乙基环戊烷(-138℃)、hfe7100(-135℃)、正丙醇(-127℃)、戊醇(-117℃)、乙醇(-114℃)、九氟四氢基吡喃(-95℃)、hfc-4310mee(-80℃)、全氟庚烷(-51℃)等；气体恒温介质采用沸点低于使用温度、臭氧消耗潜能值为零的工质，包括空气、氮气或氦气；

在-40℃～室温的普冷温区，其中，液体恒温介质采用沸点高于50℃、臭氧消耗潜能值为零的工质，按照凝固点温度由低至高，所述液体恒温介质包括异戊硫醇(-169℃)、异己烷(-154℃)、甲基环戊烷(-143℃)、hfe7200(-138℃)、乙基环戊烷(-138℃)、hfe7100(-135℃)、正丙醇(-127℃)、戊醇(-117℃)、乙醇(-114℃)、九氟四氢基吡喃(-95℃)、hfc-4310mee(-80℃)、全氟庚烷(-51℃)、hfe7300(-38℃)、去离子水(0℃)等；气体恒温介质采用沸点低于使用温度、臭氧消耗潜能值为零的工质，包括空气、氮气或氦气；

在室温～300℃的高温区，其中，液体恒温介质采用采用矿物油或烷基苯导热油；气体恒温介质采用沸点低于使用温度、臭氧消耗潜能值为零的工质，包括空气、氮气或氦气。

需要指出的是，由于液体的热容远大于气体，可以抗环境温度以及其它因素干扰；但是在低温下，受凝固点限制，可选择的液体极少，要么通过液体掺混实现共晶降低固液相变温度，要么采用低沸点气体。

当控制浴222内恒温介质为液体，测试浴221内恒温介质为气体时，由于液体热容大，可实现气体的快速降温，同时，控制浴222内恒温介质为液体，由于不接触测试端，可以密封控制浴222内液体，从而可选用的恒温介质的凝固点更低。

当控制浴222内恒温介质为气体，测试浴221内恒温介质为液体时，由于液体热容远大于外部用来冷却的气体，可减少气体扰动及其它因素影响，容易实现高精度控温。

当控制浴222内恒温介质为液体，测试浴221内恒温介质为液体时，控制浴122本身起到减少外部环境干扰的作用，且测试浴221内液体也可快速实现测试物体的快速降温，因此在满足液体不凝固的前提下，此种技术方案最优。

当控制浴122内恒温介质为气体，测试浴221内恒温介质为气体时，因其扰动大，热容下，不易实现高精度控温，实际中一般不采用这种实现方式。

在本实施例中，所述控制浴222和测试浴221内的恒温介质为相同的介质，所述恒温介质为气体或液体。

在本实施例中，所述控制浴222和测试浴221的恒温介质采用hfe7200，其凝固点为-138℃，满足-120℃输运要求。

所述温度控制模块130包括制冷单元131、加热单元132及控制单元133，所述制冷单元131包括制冷机1311和电性连接于所述制冷机1311且设置于所述控制浴122内的制冷盘管1312，所述的加热单元132包括加热控制器1321和电性连接于所述加热控制器1321且设置于所述控制浴122内的加热盘管1322，所述控制单元133电性连接于所述制冷单元131及所述加热单元132，可以理解，通过所述控制单元133可调节加热单元132的加热量和制冷单元131的制冷量以实现所需的液浴温度。

具体地，所述制冷机1311包括节流制冷、液氮、干冰制冷方式或半导体制冷。

在本实施例中，所述制冷机1311采用节流制冷方式，具体为采用混合工质节流制冷技术。

优选地，所述恒温系统100还包括设置于所述保温箱体110下方的底架140，所述磁力泵1235设置于所述底架140内。可以理解，磁力泵1235也可固定于保温箱盖112上。

优选地，所述恒温系统100还包括温度计150，所述温度计150一端固定于所述保温箱盖112，另一端伸入所述测试浴121内。可以理解，通过温度计150可以获取测试浴121内恒温介质的温度。

本发明提供的恒温系统200采用特殊的结构设计，配合搅拌单元223可使位于所述测试浴221和/或控制浴222内的恒温介质流动，可以快速实现高精度控温；同时在测试浴外221设置控制浴222，可减少外部环境的温度干扰，保证空间温度分布的均匀性。

实施例3

请参见图3，为本发明第三实施例提供的恒温系统30的结构示意图，图中仅示出了本发明相关的部分(截面图)，图中箭头表示为恒温介质的流向，其包保温箱体(图未示)、恒温介质循环模块320及温度控制模块(图未示)。其中：

所述保温箱体包括保温壳体、盖设于所述保温壳体上的保温箱盖及穿设于所述保温箱盖上的保温塞。由此，本发明采用保温设计的保温箱体可大幅减少冷量损失和恒温介质消耗，具体可以参见图1或图2。

所述恒温介质循环模块320包括设置于所述保温箱体内的测试浴321、与所述测试浴321并列设置的控制浴322及设置于所述控制浴322内的搅拌单元323，所述搅拌单元323通过搅拌可使位于所述控制浴322内的恒温介质经下通道m流入所述测试浴321，并经上通道n返回所述控制浴；

所述温度控制模块(图未示)位于所述控制浴322内，包括制冷单元(图未示)、加热单元(图未示)及控制单元(图未示)，所述制冷单元包括制冷机(图未示)和连接于所述制冷机的制冷盘管(图未示)，所述的加热单元包括加热控制器(图未示)和连接于所述加热控制器的加热盘管(图未示)，所述控制单元电性连接于所述制冷单元及所述加热单元。

与图2提供的恒温系统20不同之处在于，恒温系统30中所述测试浴321和控制浴322并列设置。其详细的结构可以参见图2，这里不再赘述。

本发明提供的恒温系统300采用特殊的结构设计，配合搅拌单元323可使位于所述测试浴321和/或控制浴322内的恒温介质流动，可以快速实现高精度控温；同时在测试浴外321设置控制浴322，可减少外部环境的温度干扰，保证空间温度分布的均匀性。

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。