[其他]可控?zé)衢_(kāi)關(guān)恒溫器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 101985000000698
• 申請(qǐng)日: 1985-04-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN85100698B
• 公開(kāi)（公告）日: 1987-12-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙世富;錢(qián)生法;韓大星
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院物理研究所
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明是一種用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)的低溫控溫用的恒溫器，它由大液池、小液池、及連接這兩個(gè)液池的輸液管、連接在小液池上部的排氣管、安裝在排氣管出氣口上的控制閥、加熱器和隔熱區(qū)組成。這種可控?zé)衢_(kāi)關(guān)恒溫器具有升、降溫速度迅速，控溫穩(wěn)定和節(jié)省大量液氮的特點(diǎn)。

本發(fā)明涉及一種可控?zé)衢_(kāi)關(guān)恒溫器。

目前用于科學(xué)研究中的低溫恒溫器，按工作范圍可分為兩大類(lèi)，一類(lèi)用于極低溫度實(shí)驗(yàn)，有各種致冷機(jī)型以及液氮容器型，低溫限在35K、10K、4.2K或mK;另一類(lèi)的使用范圍為77K-370K，即低溫限在液氮溫度。按冷卻方式，后一類(lèi)恒溫器又分為三種。第一種是讓液氮在圍繞樣品的熱交換管內(nèi)流過(guò)，使液氮與樣品交換熱量;第二種是將液氮加熱汽化，讓汽化后的冷氮?dú)饬鬟^(guò)樣品，與樣品直接交換熱量。第三種方式是將液氮儲(chǔ)存在液池中，用一根熱導(dǎo)適當(dāng)?shù)膶?dǎo)熱桿將加熱器和樣品與液池連接起來(lái)，其中導(dǎo)熱桿是這類(lèi)恒溫器中的關(guān)鍵部件。

反映該項(xiàng)技術(shù)的文件：

〔1〕G.H.Lesch，et al.IEEE J.Q.E.

QE-12（1976）83

現(xiàn)有這類(lèi)恒溫器中熱導(dǎo)桿一經(jīng)制成，它的熱導(dǎo)就不能改變，故一根熱導(dǎo)桿不能同時(shí)滿足快速升溫和快速降溫的要求。如果采用熱導(dǎo)大的導(dǎo)熱桿，可使降溫速度快，但升溫時(shí)需要供給加熱器很大的電功率，同時(shí)耗費(fèi)大量的液氮;如果采用熱導(dǎo)小的導(dǎo)熱桿，升溫容易，但降溫卻十分緩慢。例如：文獻(xiàn)〔1〕中所介紹的恒溫器，從室溫降至-180℃約需6小時(shí)。

本發(fā)明的任務(wù)是用可控?zé)衢_(kāi)關(guān)代替導(dǎo)熱桿，使這類(lèi)恒溫器升、降溫速度加快，控溫穩(wěn)定和節(jié)省液氮。

本發(fā)明的任務(wù)是以如下方式完成的：用熱導(dǎo)很小的薄壁細(xì)金屬管，稱為輸液管，它與恒溫器中儲(chǔ)液池的（稱為大液池）底部連通，輸液管的下端與一個(gè)熱導(dǎo)好的金屬密封容器（稱為小液池）的下部連通，小液池的上部連著排氣管，在排氣管的出口處裝有控制閥。導(dǎo)熱良好的加熱器安裝在小液池上，樣品安裝在加熱器上。為了減少系統(tǒng)與外界的熱交換，在大、小液池、輸液管、排氣管、加熱器以及樣品的外壁與周?chē)h(huán)境間有一個(gè)隔熱區(qū)。

圖1是可控?zé)衢_(kāi)關(guān)恒溫器的一種結(jié)構(gòu)原理圖。

圖2是可控?zé)衢_(kāi)關(guān)恒溫器的另一種結(jié)構(gòu)原理圖。

圖3是可控?zé)衢_(kāi)關(guān)恒溫器用于光學(xué)實(shí)驗(yàn)的一個(gè)實(shí)例。

結(jié)合圖1來(lái)說(shuō)明可控?zé)衢_(kāi)關(guān)恒溫器的工作原理，圖中的〔1〕為大液池，內(nèi)裝有致冷液（如液氮）。小液池〔2〕由導(dǎo)熱良好的金屬制成，排氣管〔3〕和輸液管〔4〕是薄壁細(xì)金屬管。當(dāng)把控制閥〔6〕關(guān)斷時(shí)，小液池〔2〕、排氣管〔3〕、輸液管〔4〕中的氣體不能經(jīng)控制閥〔6〕排出。盡管在細(xì)金屬管〔4〕內(nèi)液體受到向下的重力大于向上的表面張力，但由于液池〔2〕、排氣管〔3〕、輸液管〔4〕中已充滿了氣體，大液池〔1〕的液體不能通過(guò)輸液管〔4〕進(jìn)入小液池〔2〕中。這時(shí)樣品〔8〕只能靠熱導(dǎo)很小的細(xì)管〔3〕和〔4〕的傳導(dǎo)作用與外界交換熱量，因此，熱交換速率很低，給加熱器〔9〕加很小的電功率就能使樣品迅速升溫。

當(dāng)控制閥〔6〕全開(kāi)通時(shí)，在輸液管〔4〕內(nèi)作用在液體上的向下的重力大于向上的表面張力，大液池〔1〕內(nèi)的液體會(huì)經(jīng)過(guò)輸液管〔4〕流入小液池〔2〕中，迫使原來(lái)占據(jù)小液池〔2〕、排氣管〔3〕輸液管〔4〕的氣體經(jīng)控制閥〔6〕排出，并在小液池〔2〕、輸液管〔4〕中充滿液體。這時(shí)樣品〔8〕很容易與小液池〔2〕中的致冷液交換熱量，使小液池〔2〕中的致冷液汽化經(jīng)排氣管〔3〕和控制閥〔6〕排出，樣品〔8〕迅速降溫。如果再將控制閥〔6〕關(guān)斷，在小液池〔2〕內(nèi)汽化后的氣體會(huì)逐漸充滿排氣管〔3〕和小液池〔2〕，并將小液池〔2〕內(nèi)尚未汽化的液體壓回〔1〕中，這時(shí)樣品〔8〕又重新處于與外界熱交換少的狀態(tài)。

如果使控制閥〔6〕處于局部啟開(kāi)的狀態(tài)，大液池〔1〕中的液體會(huì)以相應(yīng)的速率流入小液池〔2〕中，液體在小液池〔2〕中汽化時(shí)將部分熱量帶走，使樣品〔8〕緩慢降溫。

可見(jiàn)，控制閥〔6〕的狀態(tài)（關(guān)斷、全開(kāi)通或不同程度的開(kāi)通）能控制樣品與外界交換熱量的速率。