一种空气浴温控装置及系统的制作方法

本发明涉及温度控制技术领域，尤其涉及一种空气浴温控装置及包括该空气浴温控装置的空气浴温控系统。

背景技术

分析检测中常用检测技术有生化检测、酶联免疫检测、聚合酶链式反应等，为在短时间完成检测、提高检测的准确性及一致性，常需要提供稳定的反应温度条件，常见的加热方式有空气浴、水浴、金属浴等多重方式，但常规的加热方式存在功耗大，预热利用率低、温度均匀性差等问题，升降温速度变化慢等缺点。

因此，如何提供一种加热或制冷速度快且损耗小的温控系统成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种空气浴温控装置及包括该空气浴温控装置的空气浴温控系统，以解决现有技术中的问题。

作为本发明的第一个方面，提供一种空气浴温控装置，其中，所述空气浴温控装置包括：壳体、控温模组、温度传感器和旋转驱动机构，所述控温模组、温度传感器和旋转驱动机构均设置在所述壳体内，所述控温模组和旋转驱动机构均能够与控制装置通信连接；

所述旋转驱动机构用于承载待处理样品，且能够在所述控制装置的控制下带动所述待处理样品进行旋转；

所述温度传感器用于实时监测所述待处理样品的温度；

所述控温模组用于在所述控制装置的控制下对所述待处理样品进行加热或制冷，且够根据所述待处理样品的温度进行加热模式或制冷模式的调整。

优选地，所述壳体包括：下外壳、上外壳、上盖板、下内盖和上内盖，所述下外壳、上外壳和上盖板构成外腔，所述下内盖和所述上内盖构成内腔，所述外腔和所述内腔相互连通。

优选地，所述控温模组包括位于所述外腔且由上到下依次设置的风扇、温控模块和过温保护温控器，所述温控模块通过所述上外壳上的开孔与所述内腔连通。

优选地，所述温控模块包括珀尔帖、电热膜、加热管和ptc加热器中的任意一种。

优选地，所述旋转驱动机构包括旋转马达和样品固定结构，所述旋转马达与所述样品固定结构连接，所述旋转马达用于与所述控制装置通信连接，所述样品固定结构用于承载所述待处理样品，所述样品固定结构位于所述内腔中，所述旋转马达位于所述壳体外，且与所述下外壳连接。

优选地，所述下外壳、上外壳和上盖板的制作材料包括pbt材料。

优选地，所述下内盖和所述上内盖的制作材料包括铝合金。

优选地，所述下内盖和所述上内盖的制作材料包括铜合金。

作为本发明的第二个方面，提供一种空气浴温控系统，其中，所述空气浴温控系统包括控制装置和前文所述的空气浴温控装置，所述空气浴温控装置与所述控制装置通信连接，所述空气浴温控装置能够在所述控制装置的控制下实现对待处理样品的加热或制冷。

本发明提供的空气浴温控装置，在壳体内设置控温模组、温度传感器和旋转驱动机构，通过旋转驱动机构承载待处理样品，并能够带动待处理样品旋转，然后通过温度传感器实时监测待处理样品的温度，控温模组能够根据待处理样品的温度进行加热模式或制冷模式的调整，最终实现对待处理样品的加热或制冷，本发明提供的空气浴温控装置具有加热或制冷速度快且损耗小的优势。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明提供的空气浴温控装置的结构框图。

图2为本发明提供的空气浴温控装置的立体结构示意图。

图3为本发明提供的空气浴温控装置的具体零件结构示意图。

图4为本发明提供的空气浴温控装置的具体内部结构示意图。

图5为本发明提供的空气浴温控装置的空气热循环原理说明示意图。

图6为本发明提供的空气浴温控装置的加热循环内部结构示意图。

图7为本发明提供的空气浴温控装置的温控腔上半部上移示意图。

图8为本发明提供的空气浴温控装置的温控腔下半部前移示意图。

图9为本发明提供的空气浴温控系统的结构框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

作为本发明的第一个方面，提供一种空气浴温控装置，其中，如图1所示，所述空气浴温控装置10包括：壳体100、控温模组200、温度传感器300和旋转驱动机构400，所述控温模组200、温度传感器300和旋转驱动机构400均设置在所述壳体100内，所述控温模组200和旋转驱动机构400均能够与控制装置通信连接；

所述旋转驱动机构400用于承载待处理样品，且能够在所述控制装置的控制下带动所述待处理样品进行旋转；

所述温度传感器300用于实时监测所述待处理样品的温度；

所述控温模组200用于在所述控制装置的控制下对所述待处理样品进行加热或制冷，且够根据所述待处理样品的温度进行加热模式或制冷模式的调整。

本发明提供的空气浴温控装置，在壳体内设置控温模组、温度传感器和旋转驱动机构，通过旋转驱动机构承载待处理样品，并能够带动待处理样品旋转，然后通过温度传感器实时监测待处理样品的温度，控温模组能够根据待处理样品的温度进行加热模式或制冷模式的调整，最终实现对待处理样品的加热或制冷，本发明提供的空气浴温控装置具有加热或制冷速度快且损耗小的优势。

作为所述壳体100的具体实施方式，如图2和图3所示，所述壳体100包括：下外壳101、上外壳102、上盖板103、下内盖104和上内盖105，所述下外壳101、上外壳102和上盖板103构成外腔，所述下内盖104和所述上内盖105构成内腔，所述外腔和所述内腔相互连通。

具体地，上内盖105安装到上外壳102的下部内侧，控温模组200安装到上外壳102的上部内侧，上盖板103安装到上外壳102的顶部，一起构成温控腔的上半部；下内盖104安装到下外壳101上部内侧，一起构成温控腔的下半部。温度传感器300朝上的固定端安装在上外壳102内部的安装结构上，朝下的温度探测端置于内腔中。

作为所述控温模组200的具体实施方式，如图2至图4所示，所述控温模组200包括位于所述外腔且由上到下依次设置的风扇201、温控模块202和过温保护温控器203，所述温控模块202通过所述上外壳102上的开孔与所述内腔连通。

优选地，所述温控模块202包括珀尔帖、电热膜、加热管和ptc加热器中的任意一种。

具体地，风扇201装在温控模块202的上面，过温保护温控器203安装在温控模块202的侧面，与温控模块202紧贴在一起。整个控温模组200装在上外壳中。过温保护温控器203的作用是对由于风扇201非正常工作造成温控模块温度过高的一种保护。在具体应用中，风扇201和温控模块202同时工作，风扇201将被温控模块202加热或制冷的空气吹向温控腔内，使被加热或制冷的空气在内腔和外腔之间形成定向的循环流动。

为了提高温控的均匀性，所述空气浴温控装10设置有旋转驱动机构400，作为旋转驱动机构400的具体实施方式，所述旋转驱动机构400包括旋转马达401和样品固定结构402，所述旋转马达401与所述样品固定结构402连接，所述旋转马达401用于与所述控制装置通信连接，所述样品固定结构402用于承载所述待处理样品500，所述样品固定结构402位于所述内腔中，所述旋转马达401位于所述壳体100外，且与所述下外壳101连接。

具体地，旋转驱动机构400由旋转马达401和样品固定结构402组成。样品固定结构402处于内腔中，它主要作用是固定待处理样品500，使待处理样品500处于内腔中。旋转驱动机构400的主要目的是带动样品做旋转运动，当样品在温控腔中被加热或制冷的时候同时做旋转运动，使得样品不同位置温度的一致性更好。

在具体应用中，温控腔的上半部可以作为一个整体相对于下半部做上下运动，从而实现整个温控腔的上下开合动作；温控腔的下半部作为一个整体相对于上半部做水平运动，从而能够实现温控腔上下两部分在水平方向上处于错开或合并位置，在错开位置，可以方便待处理样品放置于温控腔中。

具体地，所述下外壳、上外壳和上盖板的制作材料包括pbt材料。

优选地，所述下内盖和所述上内盖的制作材料包括铝合金。

优选地，所述下内盖和所述上内盖的制作材料包括铜合金。

需要说明的是，下外壳、上外壳和上盖板的材料要用耐高低温、高阻燃性和保温性较好的塑料，比如pbt；下内盖和上内盖要用导热性好的金属材料，比如铝合金和铜合金。

下面结合图4至图6对本发明提供的空气浴温控装置的具体工作原理进行详细说明。

以加热模式为例，风扇201和温控模块202在控制装置的控制下开始工作，温控模块202将附近的空气加热，风扇201将被加热的空气吹向加热内腔中的待处理样品500，热空气贴着样品的上表面朝向远离圆心的方向流动，当热空气到达样品最外端时，沿着外端面向下运动，当到达待处理样品500下表面时，沿着待处理样品下表面朝向接近圆心的方向移动，由于风扇201将热空气向下吹的同时，外腔的上部变成负压区，这个负压效应在外腔和内腔构成的外侧夹层中向下传递，当沿着样品下表面运动的热空气到达下内盖与外腔相通的孔时，流入夹层，并沿着夹层向上运动，热空气在运动过程中温度不断下降，当冷却的空气到达顶部的时候，被风扇201吹入温控模块202，再一次加热循环。热空气流经样品时，不断地给样品加热，当温度传感器300探测到样品附近温度接近控制温度时，控制装置控制温控模块202开始低功率加热，风扇201的转速也相应降低，当温度完全达到控制温度时，温控模块202和风扇201进入恒温控制工作状态。在加热腔升温和保温的整个过程中，旋转驱动机构400一直带动样品做匀速旋转运动，这样做的目的是使样品各个部位上的温度更加均匀一致。同理，如实现制冷模式，将温控模块202通过控制装置调整为制冷模式，可实现对样品的冷却。

作为第一种具体地实施方式，如图7和图8，说明待处理样品放入温控腔进行加热或制冷的过程。温控腔的上半部上移，然后温控腔的下半部前移，使温控腔的下半部与上半部处于前后错开位置，将待处理样品固定在样品固定结构402上，接下来温控腔的下半部后移，温控腔的上半部下移使得温控腔的上下部分重新闭合在一起；温控模块和风扇开始工作，旋转驱动模块带动样品做旋转运动，一开始温控腔温度快速升高或降低，当温度传感器300探测温度接近控制温度的时候，温控模块202开始缓慢加热或制冷，风扇201的转速降低，当温度完全达到控制温度时，温控模块202和风扇201进入恒温控制工作状态。

作为第二种具体地实施方式，如上所述的空气浴控温装置可实现变温控制。在控制装置的控制下，通过切换温控模块202的模式（加热模式和制冷模式），可实现温控装置在不同温度区间的来回切换。如先开启加热模式升温到90℃并保持45s，再开启制冷模式降温到60℃并保持30s，然后再开启加热模式升温到72℃并保持30s，将上述温度变化做为一个循环，通过设置循环数，可实现多个循环的自动变温控制。

作为第三种具体地实施方式，温控模块202只具备加热功能，如上所述，当样品的温度处理工作结束后，为了让温控腔内的温度迅速降低，可以执行如下操作：温控腔的上半部上移，使上半部和下半部分离，风扇201开始工作，将温控腔内的热空气从温控腔的分离口处迅速排出，从而达到使温控腔和样品迅速降温的目的。

作为第四种具体地实施方式，如上所述的空气浴控温装置可实现变温控制。不同的是将上盖板的结构作一些改变，做一个可以实现开合的类似门的结构。具体工作时，温控腔的温度达到较高温度一并保持一段时间后，门打开，风扇反向旋转将温控腔内的热空气通过门排出温控腔，当温度降到较低温度二时，门关闭，进入温度二的保温状态。变温控制的温度段数和循环方式可以根据需要具体设定。对于门关闭和打开的动作可以电动控制，也可以机械方式实现。

作为本发明的第二个方面，提供一种空气浴温控系统，其中，如图9所示，所述空气浴温控系统1包括控制装置20和前文所述的空气浴温控装置10，所述空气浴温控装置10与所述控制装置20通信连接，所述空气浴温控装置10能够在所述控制装置20的控制下实现对待处理样品的加热或制冷。

本发明提供的空气浴温控系统，在壳体内设置控温模组、温度传感器和旋转驱动机构，在控制装置的控制下通过旋转驱动机构承载待处理样品，并能够带动待处理样品旋转，然后通过温度传感器实时监测待处理样品的温度，控温模组能够根据待处理样品的温度进行加热模式或制冷模式的调整，最终实现对待处理样品的加热或制冷，本发明提供的空气浴温控系统具有加热或制冷速度快且损耗小的优势。

应当理解的是，空气浴控温系统不会单独使用，它要集成到仪器或设备上，所以上述控制装置20也集成到仪器或设备的控制模块上，由仪器或设备的控制模块来控制空气浴温控系统工作。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。