[发明专利]一种基于液氮制冷的超低温精密恒温装置及控温方法

权利要求书

1.一种基于液氮制冷的超低温精密恒温装置，其特征在于，包括：

保温罐，包括罐体（1）和壳体（2），所述罐体（1）设置于所述壳体（2）内，所述壳体（2）上设有工作孔（3）；

导流筒（4），设置于所述罐体（1）内，并且所述导流筒（4）的上下两端与所述罐体（1）的内顶面和内底面之间具有通气口；

空气循环机构，包括循环风扇（5），所述循环风扇（5）设置于所述导流筒（4）下沿内侧；

空气加热机构，包括温度传感器（6）和环状加热带（7），所述温度传感器（6）的测量端设置于所述导流筒（4）内，所述环状加热带（7）设置于所述导流筒（4）外侧与所述罐体（1）内侧之间，所述环状加热带（7）为石墨烯环状加热带，所述石墨烯环状加热带上设有若干与所述导流筒（4）长度方向一致的三角形通孔；

液氮注入机构，包括快速液氮扩散环（8）、慢速液氮扩散环（9）、超低温继电器（10）和液氮罐（11），所述快速液氮扩散环（8）和所述慢速液氮扩散环（9）均设置于所述导流筒（4）外侧与所述罐体（1）内侧之间，并且均通过所述超低温继电器（10）与所述液氮罐（11）连接，所述快速液氮扩散环（8）沿其环向内侧面间隔设有喷氮圆孔，所述慢速液氮扩散环（9）沿其环向内侧面间隔设有若干毛细喷管（19），在所述毛细喷管（19）上设有若干毛细喷口，所述毛细喷口的尺寸小于所述喷氮圆孔的尺寸；

可编程温度控制器（12），所述可编程温度控制器（12）与所述温度传感器（6）、所述超低温继电器（10）电气连接，所述可编程温度控制器（12）通过固态继电器（22）与所述环状加热带（7）的控制端电气连接；

在所述导流筒（4）外侧与所述罐体（1）内侧之间还设有空气导流环（17），所述空气导流环（17）上设有若干导流孔，所述空气导流环（17）设置于靠近所述循环风扇（5）那侧；

所述装置的控温方法如下：

设定目标温度，启动循环风扇（5）；

可编程温度控制器（12）控制超低温继电器（10），使得液氮罐（11）中的液氮经由快速液氮扩散环（8）进入到导流筒（4）内，当温度传感器（6）检测到实际温度值距目标温度为预定温度时，控制快速液氮扩散环（8）关闭；

可编程温度控制器（12）控制超低温继电器（10），使得液氮罐（11）中的液氮经由慢速液氮扩散环（9）进入到导流筒（4）内，同时控制固体继电器，使得环状加热带（7）对气体进行加热，使导流筒（4）内的实际温度值与目标温度相比始终处于预定偏差范围内。

2.根据权利要求1所述的基于液氮制冷的超低温精密恒温装置，其特征在于，还包括支架，所述支架包括：

底座（13）；

支杆（14），设置于所述底座（13）上；

其中，所述壳体（2）的底部设置于所述支杆（14）的顶部，所述空气循环机构还包括驱动电机（15）和转动轴（16），所述驱动电机（15）设置于所述底座（13）上，所述转动轴（16）可转动设置于所述底座（13）上，所述转动轴（16）的一端与所述驱动电机（15）连接，所述转动轴（16）的另一端与所述循环风扇（5）连接。

3.根据权利要求1所述的基于液氮制冷的超低温精密恒温装置，其特征在于，所述壳体（2）上设有与所述罐体（1）连通的自动泄压阀（18）。

4.根据权利要求1所述的基于液氮制冷的超低温精密恒温装置，其特征在于，在所述罐体（1）外侧与所述壳体（2）内侧设置有保温层（20）。

5.根据权利要求1所述的基于液氮制冷的超低温精密恒温装置，其特征在于，所述罐体（1）和所述导流筒（4）的内外侧面喷涂有聚氨酯低温隔热漆。

6.根据权利要求1所述的基于液氮制冷的超低温精密恒温装置，其特征在于，所述导流筒（4）的上下两端通过若干间隔设置于其端面的连杆（21）与所述罐体（1）的内顶面和内底面连接。