一种恒温装置
技术领域
本实用新型涉及激光医疗器械的技术领域，尤其涉及一种恒温装置。
背景技术
激光器是能发射激光的装置，在工业、医疗、商业、科研、信息及军事六等领域都有广泛的应用，尤其是医疗领域。根据激光器的光电转换特性，在激光器工作时，激光器的电能一部分转换成激光，而另一部分则转换成热能。激光器是一个对温度很敏感的装置，它的输出波长和功率会随着温度的变化而改变，且温度还会影响激光器的工作寿命，所以温度控制对激光器的精确性和寿命都具有很大的意义。尤其是在医疗领域，为了使激光器输出的波长和功率稳定，达到医用激光治疗的目的，必须对激光器的温度进行高精度的恒温控制。
现有技术中，小功率的激光器一般采用常规的半导体制冷器(TEC，ThermoElectric Cooler)制冷，半导体制冷器无法满足大功率激光器高热量散热要求。而常规的水冷机只是具备基本的降温控制功能，无法实现升温，不符合医用激光设备的要求和精度控制。
因此，亟待提出一种能对激光器进行恒温控制的恒温装置。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种恒温装置，以解决现有技术中激光器的温度控制设备不能同时对大功率激光器进行升温和降温，无法实现激光器的恒温控制的问题。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种恒温装置，其中，包括：
温控回路以及循环水回路，所述温控回路的温控介质为制冷剂，所述温控回路与所述循环水回路通过热交换器进行换热，所述循环水回路用于调节温度；
所述温控回路包括：
升温回路，包括压缩机及第一节流元件；以及
降温回路，包括所述压缩机、冷凝器及第二节流元件；
其中，所述压缩机的出口分别连接所述第一节流元件的入口及所述冷凝器的入口，所述冷凝器的出口连接所述第二节流元件的入口，所述第一节流元件及所述第二节流元件的出口均连通于所述热交换器，所述热交换器连接至所述压缩机的入口；
所述循环水回路包括：
储水箱、水泵以及温度检测装置，所述储水箱的出水口连接所述水泵的入水口，所述水泵的出水口用于连接待调温设备的水循环入口，所述待调温设备的水循环出口及所述储水箱的入水口均连接至所述热交换器，所述温度检测装置用于检测待调温设备的水循环入口及水循环出口的温度。
在本实用新型一种可选的实施方式中，所述第一节流元件的出口与所述第二节流元件的出口连接至同一条换热管道，所述换热管道连接至所述热交换器。
在本实用新型一种可选的实施方式中，所述冷凝器处设置有用于对所述冷凝器散热的电子风扇。
在本实用新型一种可选的实施方式中，所述压缩机的入口与所述热交换器之间设置有第一压力传感器以及第一温度传感器，所述第一压力传感器用于检测所述压缩机的入口处的压力，所述第一温度传感器用于检测所述温控回路的温度。
在本实用新型一种可选的实施方式中，所述冷凝器与所述第二节流元件之间设置有过滤器。
在本实用新型一种可选的实施方式中，所述冷凝器与所述过滤器之间设置有第二压力传感器，所述第二压力传感器用于检测所述降温回路的压力。
在本实用新型一种可选的实施方式中，所述温度检测装置包括第二温度传感器及第三温度传感器；
所述第二温度传感器设于所述水泵的出水口的后端，用于检测所述待调温设备的水循环入口处的水温；
所述第三温度传感器设于所述热交换器的前端，用于检测所述待调温设备的水循环出口处的水温。
在本实用新型一种可选的实施方式中，所述水泵的出水口的后端设置有第三压力传感器，所述第三压力传感器用于检测所述待调温设备的水循环入口处的水压。
在本实用新型一种可选的实施方式中，所述水泵为变频泵。
在本实用新型一种可选的实施方式中，所述第一节流元件和所述第二节流元件为电子膨胀阀。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
通过温控回路与循环水回路进行热交换来控制循环水回路中的水温，进而通过循环水回路连接到待调温设备(例如激光器)来调节待调温设备的温度，温控回路中设置了以压缩机为中心的升温回路和降温回路，且恒温装置中还设置了用于检测激光器的水循环入口及水循环出口温度的温度检测装置，根据温度检测装置对待调温设备的水循环入口及水循环出口温度检测的结果，来控制温控回路中升温回路和降温回路的工作情况，给待调温设备升温或降温，以此来保证待调温设备能一直保持在设定的温度，实现恒温，保证待调温设备的精确度及工作的稳定性，延长了待调温设备的使用寿命；
通过将待调温设备的水循环入口及水循环出口的温度综合，采用多点检测，来控制温控回路中的工作情况，可使对待调温设备的温度调节结果更精确，保证待调温设备保持恒定适宜的工作温度。
附图说明
图1是本实用新型中恒温装置的平面结构示意图；
图2是本实用新型中恒温装置的简化结构示意图。
图中：
111-恒温装置；112-温控回路；113-循环水回路；
1-压缩机；2-冷凝器；3-第一压力传感器；4-过滤器；5-第一节流元件；6-第二节流元件；7-热交换器；8-第二压力传感器；9-第一温度传感器；10-电子风扇；11-激光器；12-第二温度传感器；13-储水箱；14-水泵；15-第三温度传感器；16-第三压力传感器；17-液位检测装置。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
图1是本实用新型中恒温装置的平面结构示意图，如图1所示，本实用新型的恒温装置111包括温控回路112和循环水回路113，温控回路112中的温控介质为制冷剂，可以理解的是，循环水回路113中介质为循环水，温控回路112中的制冷剂与循环水回路113中的循环水通过热交换器7进行换热，温控回路112可以调节制冷剂的温度，从而将温度传递给循环水回路113中的循环水，循环水回路113用于连接至待调温装置以调节待调温装置的温度，本实用新型的一种实施方式中，待调温装置为激光器11，本实用新型实施例中以激光器11为调温对象来对本实用新型的恒温装置111的具体结构进行说明。通过制冷剂与循环水回路113中的循环水换热，来改变循环水回路113中循环水的温度，循环水回路113中的循环水流入激光器11中，进而改变激光器11的温度，实现激光器11的恒温控制。
本实用新型的恒温装置111不将激光器11纳入保护范围，图1中引入激光器11是为了便于说明恒温装置111在使用时与激光器11的连接方式，并不限定本实用新型的恒温装置111必须包括激光器11，可以将本实用新型的恒温装置111理解为是与激光器11之间互相独立的一个装置，只是在使用时将恒温装置111通过管路等连接件连接到激光器11上而已。
请继续参阅图1，温控回路112包括升温回路和降温回路，升温回路包括压缩机1以及第一节流元件5。降温回路包括压缩机1、冷凝器2及第二节流元件6。具体为：
如图1所示，压缩机1的出口分别连接第一阀门5的入口及冷凝器2的入口，也就说，制冷剂从压缩机1的出口流出后分两路，即升温回路和降温回路，具体可通过升温回路和降温回路上的节流元件来控制制冷剂的流向。冷凝器2的出口连接第二阀门6的入口，第一阀门5及第二阀门6的出口均连通于热交换器7，热交换器7连接至压缩机1的入口。
升温回路工作时，第一节流元件5打开，第二节流元件6关闭，回路内制冷剂的低压蒸汽被压缩机1吸入并压缩成高温蒸汽，高温蒸汽通过升温回路的管道与第一节流元件5，第一节流元件5将高温蒸汽喷入热交换器7，高温蒸汽与循环水通过热交换器7进行热交换，对循环水加热，循环水被加热后，流经激光器11的水循环系统，给激光器11加热升温。
降温回路工作时，第二节流元件6打开，第一节流元件5关闭，回路内制冷剂的低压蒸汽被压缩机1吸入并压缩成高温蒸汽，排至冷凝器2，使高压制冷剂蒸汽凝结成高压液体制冷剂，高压液体制冷剂经第二节流元件6喷入热交换器7，并在低压下蒸发，吸收热交换器7的热量，使流经热交换器7中的循环水制冷，循环水被制冷后流经激光器11的水循环系统，给激光器11制冷降温。
本实用新型的温控回路112中设置了以压缩机1为中心的升温回路和降温回路，可以保证激光器11能一直保持在设定的温度，实现恒温，保证激光器11的精确度及工作的稳定性，延长了激光器11的使用寿命。且温控回路112可根据激光器11的温度随时调整升温和降温状态，使压缩机1一直保持工作状态，避免频繁启停造成的压缩机1不能快速响应的情况，也避免了水循环控制温度不精确和水温过冲现象。
第一阀门5的出口与第二阀门6的出口可以分别独立的连接到热交换器7，也可以合成一条管道连接到热交换器7。如图1所示，在一种实施方式中，第一阀门5的出口与第二阀门6的出口连接至同一条换热管道，该换热管道连接至热交换器7，因为升温回路和降温回路是择一工作的，其中一条回路工作时，另外一条不工作，每条回路上都有相应的节流元件控制，第一节流元件5控制升温回路的通断，第二节流元件6控制降温回路的通断，所以即使第一阀门5的出口与第二阀门6的出口连接至同一条换热管道后再连接到热交换器7，那么此换热管道中也只可能出现升温回路或者只出现降温回路中的温控介质，不可能同时出现升温回路和降温回路中的温控介质，也就是只实现升温或者只实现降温，即使升温回路和降温回路合成一条换热管道再连接到热交换器7，那么相互之间也不会互相影响。而将第一阀门5的出口与第二阀门6的出口连接至同一条换热管道可以节省材料，简化结构。
请继续参阅图1，循环水回路113包括储水箱13、水泵14以及温度检测装置，温度检测装置用于检测激光器11的水循环入口及水循环出口的温度。如图1所示，储水箱13的出水口连接水泵14的入水口，水泵14的出水口连接激光器11的水循环入口，激光器11的水循环出口及储水箱13的入水口均连接至热交换器7，以使激光器11的水循环出口流出来的循环水经过热交换器7进行换热调温后，再流到储水箱13，流到储水箱13的调温后的循环水被水泵14泵入激光器11中，再给激光器11调温，使激光器11保持恒温。
为了使冷凝器2具有较好的冷凝性能，可以为冷凝器2设置一个电子风扇10。如图1所示，冷凝器2处设置有用于对冷凝器2散热的电子风扇10，电子风扇10可以从外界环境吸入空气流经冷凝器2，带走冷凝器2中的制冷剂放出的热量，为冷凝器2散热。另外，恒温装置111中还设置有温度传感器，根据温度传感器检测到的温度来调节电子风扇10的转速，实现节能和噪声的控制。
具体的，压缩机1的入口与热交换器7之间设置有第一压力传感器3以及第一温度传感器9，第一压力传感器3用于检测压缩机1的入口处的压力，第一温度传感器9用于检测温控回路112的温度，恒温装置111可根据第一温度传感器9检测到的温度来调节电子风扇10的转速，也可以根据第一温度传感器9检测到的温度来判断温度控制是否满足要求，并调整自身工作状态，例如控制第一节流元件5或第二节流元件6的打开程度，以调节回路中冷凝剂的流量。第一压力传感器3主要用于检测压缩机1的入口处的压力，以保护压缩机1，使压缩机1的入口压力不高于额定压力，避免压缩机1被损坏。当压力过高时，可以调小回路中的制冷剂流量，降低压力。
本实用新型中，第一节流元件5和第二节流元件6为电子膨胀阀或毛细管，优选电子膨胀阀，电子膨胀阀可根据电信号实时并连续的调节流量，是一种以步进电机驱动的电子膨胀阀，电子膨胀阀通过给步进电机施加一定逻辑关系的数字信号，使步进电机通过螺纹驱动阀针的向前或向后运动，从而改变阀口的流量面积来达到控制流量的目的。电子膨胀阀作为电子控制元件，具有流量调节及时性的优点，电子膨胀阀对压缩机1排量的改变是及时的，具有精度高、动作快速及节能的效果，与恒温装置111中的温控回路112结合，实现恒温装置111快速准确的温度控制。
如图1所示，冷凝器2与第二节流元件6之间设置有过滤器4，过滤器4主要用来贮液，类似于空调室外机的过滤器，过滤器4用来贮存和供应降温回路内的液体制冷剂。降温回路在工作中会消耗制冷剂，有了过滤器4的贮液，就可以补偿和调剂液体制冷剂的盈亏。一般说来，降温回路刚开始工作的时候，负荷量大，要求制冷剂的循环量也大，这个时候就需要补充制冷液。当工作一段时间后，负荷减小下来，这时所需的制冷剂量相应地减少，所以过滤器4就起着这样贮液调剂的作用。
另外，冷凝器2与过滤器4之间设置有第二压力传感器8，以检测降温回路的压力，根据第二压力传感器8的检测结果，可调节降温回路中第二节流元件6的流量，以使降温回路达到最优状态，并保护相关器件。
在一种实施方式中，循环水回路113的温度检测装置包括第二温度传感器12及第三温度传感器15，第二温度传感器12设于水泵14的出水口的后端，用于检测激光器11的水循环入口处的水温，第三温度传感器15设于热交换器7的前端，用于检测激光器11的水循环出口处的水温。本实用新型中所说的前端、后端是按照介质流动的方向来区分，先流过的地方为前端，后流过的地方为后端，图1中箭头所示即各回路中介质的流向。通过对激光器11的水循环入口处和水循环出口处的水温的检测，来控制温控回路112的工作状态。例如当第三温度传感器15检测到激光器11的水循环出口处的水温过高时，控制温控回路112中的降温回路给循环水降温，进而使循环水给激光器11降温，降温后可根据第二温度传感器12检测到的激光器11的水循环入口处的水温来判断调节后的循环水是否达到理想的温度。这样通过第二温度传感器12和第三温度传感器15的配合检测，并结合第一温度传感器9对温控回路112中温度的检测，来实现恒温装置111温控操作的调节与控制，相较于现有技术中的单点温度检测，可以提高检测结果的准确性，确保温度控制的精度。
另外，还可以在水泵14的出水口的后端设置第三压力传感器16，第三压力传感器16用于检测激光器11的水循环入口处的水压。
水泵14可使用变频泵，变频泵可以实时调节循环水回路113中的水压，以将水压控制在合理范围内，保护设备。例如可以利用第三压力传感器16检测激光器11的水循环入口处压力，根据检测结果来实时调整变频泵，确保激光器11的水循环入口处的压力在允许的范围内，以保护激光器11。另外，变频泵还可以起到节能和静音的作用。
较佳的，储水箱13内可以设置液位检测装置17，以实时监测储水箱13内的水位，保证储水箱13的水位正常，确保激光器11的正常运行。液位检测装置17例如可以是水位传感器、浮球开关等。
图2是本实用新型中恒温装置的简化结构示意图，如图1所示，本实用新型将压缩机1分别与升温回路和降温回路连接，升温回路和降温回路连接上分别设置了第一节流元件5和第二节流元件6，通过控制节流元件的通断来切换升温回路和降温回路的工作状态，升温回路和降温回路均可以与循环水回路113进行热交换，实现将循环水升温或降温，然后循环水再流入激光器11中，实现对激光器11升温或降温。本实用新型可实现对激光器11精确的温度控制，且结构简单，成本较低。
请参阅图1，本实用新型恒温装置111的工作过程为：
当第三温度传感器15检测到水温高于运行温度时，说明激光器11温度过高，需要给循环水制冷来间接地给激光器11降温；此时第一节流元件5关闭，第二节流元件6打开，压缩机1吸入装置内制冷剂的低压蒸汽并压缩成高温蒸汽，排至冷凝器2；电子风扇10吸入环境中的空气，将空气吹向冷凝器2，带走制冷剂放出的热量，使高压制冷剂蒸汽凝结成高压液体制冷剂；高压液体制冷剂经过第二压力传感器8和过滤器4后，经第二节流元件6喷入制冷剂管道并进入热交换器7，并在低压下蒸发，吸收热交换器7的热量，使流经热交换器7中的循环水制冷；制冷后的循环水通过水循环管道流入储水箱13，储水箱13的水通过水泵14加压后经过第二温度传感器12和第三压力传感器16，再进入激光器11的水循环入口给激光器11进行降温；循环水带走激光器11热量后经过第三温度传感器15再与热交换器7连接，如此循环。
当第三温度传感器15检测水温低于运行温度，说明激光器11温度过低，需要给循环水加热间接地给激光器11升温；此时第一节流元件5打开，第二节流元件6关闭，压缩机1吸入装置内制冷剂的低压蒸汽并压缩成高温蒸汽，通过管道与第一节流元件5将高温蒸汽喷入热交换器7，使高压制冷剂凝结成低压气态制冷剂，热交换器7放热，使流经热交换器7中的循环水加热；加热后的循环水通过水循环管道流入储水箱13，储水箱13中的水通过水泵14加压后经过第二温度传感器12和第三压力传感器16，再进入激光器11的水循环入口给激光器11进行升温；循环水加热激光器11后经过第三温度传感器15后再与热交换器7连接，如此循环。
值得一提的是，本实用新型中给激光器11升温主要针对在环境温度较低的环境下使用激光器11，例如北方地区，一般情况下激光器11在工作时都会发热，所以目前的激光器11温控技术中都是只有给激光器11降温的方案，而当激光器11在寒冷环境中，如果开始工作，会严重导致激光器11的不准确性，而目前的激光器11温控技术中均没有或很少有能给激光器11升温的技术方案，就算有，也是很简单例如直接通过加热片或加热器对激光器11进行加热的方案，无法达到精确的温度控制，也无法使加热和冷却同时集成为一个结构较精简合理的装置上。
显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。
