有許多標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)室程序和過程需要在特定和穩(wěn)定的溫度下進(jìn)行。

由于該溫度可能高于或低于室溫，因此大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室都需要能夠加熱和冷卻的設(shè)備。在許多情況下，必須達(dá)到精確的溫度，有時(shí)在十分之一攝氏度以內(nèi)，并且通常必須在沒有明顯波動(dòng)的情況下保持該溫度一段時(shí)間。

多年來，用于在實(shí)驗(yàn)室中達(dá)到適當(dāng)溫度的設(shè)備變得越來越復(fù)雜。水浴槽已經(jīng)從一個(gè)簡單的加熱容器發(fā)展成為一種經(jīng)過精心校準(zhǔn)和設(shè)計(jì)以提供準(zhǔn)確性和可靠性的精密儀器。現(xiàn)在存在許多類型的實(shí)驗(yàn)室水浴，包括循環(huán)水浴、振動(dòng)水浴和數(shù)字水浴。最近，使用小珠子代替水的無水實(shí)驗(yàn)室浴槽變得流行起來。無水浴避免了傳統(tǒng)水浴可能存在的污染問題，使用更少的能源，并降低了造成燒傷或受傷的風(fēng)險(xiǎn)。

使用水浴和無水浴來提高溫度，也可以使用實(shí)驗(yàn)室冷水機(jī)來降低溫度。冷水機(jī)是一個(gè)制冷機(jī)，通過導(dǎo)熱介質(zhì)把熱量從實(shí)驗(yàn)樣品轉(zhuǎn)移出去（通常是空氣或水），將樣品或過程冷卻到預(yù)設(shè)溫度。

一般情況下，最低溫度-40oC的冷卻器使用單個(gè)壓縮機(jī)，價(jià)格相對便宜。若溫度范圍為-40oC至-85oC的冷水機(jī)，則依賴于兩個(gè)壓縮機(jī)，因此成本明顯更高。一些冷水機(jī)還提供適度的加熱，大約可以升溫到40oC。長流儀器采用單機(jī)自復(fù)疊制冷技術(shù)，在單個(gè)壓縮機(jī)的配置下，可提供最低溫度為-120℃的低溫浴槽。單機(jī)自復(fù)疊制冷技術(shù)，結(jié)構(gòu)簡單，成本更低，可靠性更高，是未來深冷設(shè)備的發(fā)展方向。

以下文章介紹了實(shí)驗(yàn)室水浴和冷水機(jī)開發(fā)過程中的一些關(guān)鍵里程碑：

早期歷史

1748年，英國格拉斯哥大學(xué)的威廉·卡倫首次展示了人工制冷。

1851年，約翰·戈里發(fā)明了第一臺制冰機(jī)。冰浴迅速成為冷卻反應(yīng)和其他實(shí)驗(yàn)室過程的一種流行方式，這種低溫技術(shù)今天仍然經(jīng)常使用。

1876年，德國工程師卡爾·馮·林德發(fā)明了一種連續(xù)液化大量氣體的工藝。這項(xiàng)發(fā)明最終使制冷和低溫在家庭和工業(yè)規(guī)模上成為可能，并為現(xiàn)代制冷工業(yè)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

1921年，發(fā)明家WillisCarrier獲得了第一臺離心式冷水機(jī)的專利。在此之前，冷水機(jī)組使用往復(fù)式壓縮機(jī)。離心式冷水機(jī)組的主要部件是離心式壓縮機(jī)。第一臺離心壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)類似于水泵中的離心葉片。

在此期間，需要高溫的實(shí)驗(yàn)室過程往往直接在火焰上加熱，或者在本身直接加熱的水浴中進(jìn)行。然而，此時(shí)實(shí)驗(yàn)室中使用的明火數(shù)量代表著重大的火災(zāi)隱患，特別是因?yàn)樵S多被加熱的溶劑是高度易燃的。1930年代，夫妻團(tuán)隊(duì)Glen和RuthMorey解決了這個(gè)問題，他們發(fā)明了加熱罩，這是一種可靠且不易燃的加熱裝置，電阻絲編織在玻璃纖維布護(hù)套中。第一個(gè)加熱罩于1939年售出，這對夫婦成立了Glas-ColApparatus公司來制造他們的新產(chǎn)品。

1950年代和1960年代

在1950和1960年代，水浴變得更加復(fù)雜，提供了更好的控制和更多的功能。例如，在此期間，美國開發(fā)了G76水浴搖床，它使用三偏心驅(qū)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)最佳搖動(dòng)，同時(shí)將溫度保持在受控范圍內(nèi)。該公司聲稱這款標(biāo)志性的水浴搖床今天仍在全球許多實(shí)驗(yàn)室中使用。

1984年，美國公司通過推出G76/D型號更新了他們經(jīng)典的G76水浴搖床。該儀器使用了與原始型號相同的技術(shù)，但采用了微處理器技術(shù)，可以更好地控制溫度和速度。G76/D能夠?qū)囟瓤刂圃?.1°C以內(nèi)，將速度控制在1rpm以內(nèi)。

1994年，日本公司完成了低溫水浴系列和低溫恒溫培養(yǎng)箱系列的改進(jìn)，以應(yīng)對氟管制。

2000年，德國公司向?qū)嶒?yàn)室循環(huán)器領(lǐng)域引入了一系列創(chuàng)新，提供了加熱和冷卻實(shí)驗(yàn)室過程的替代方法。例如，2001年推出了新的高溫循環(huán)器ForteHT，隨后推出了新的高動(dòng)態(tài)溫度控制系統(tǒng)PrestoLH。2003年，公司開發(fā)了三個(gè)新的循環(huán)器/浴槽產(chǎn)品線，EH循環(huán)器系列于2005年推出，隨后于2006年推出FLChiller和CFCryo-Compact系列循環(huán)器。這些創(chuàng)新有助于使循環(huán)器成為控制水浴和冷卻器溫度的更傳統(tǒng)方法的可行替代方案。

2002年，長流儀器在北京發(fā)布了一系列冷水機(jī)、恒溫水浴和低溫循環(huán)機(jī)，包括LX系列精密冷水機(jī)、HX系列恒溫水浴、DX系列低溫循環(huán)機(jī)。同年，推出了具有LED顯示屏的經(jīng)濟(jì)系列循環(huán)器，以提高能源效率和易用性。推出了小型冷水機(jī)MiniChiller系列，LX-150小型冷水機(jī)，體積小、重量輕，可以手提使用。在實(shí)驗(yàn)臺上只占用一張A4紙的面積，非常適合于通風(fēng)櫥內(nèi)使用。LX-300小型冷水機(jī)，窄體設(shè)計(jì)，外形接近于PC機(jī)的主機(jī)，可在臺上或桌底放置使用。

2007年，英國公司開始銷售兩款用于一般實(shí)驗(yàn)室日常使用的新型非攪拌水浴鍋；SUBAqua系列數(shù)字控制儀器；和JBAqua模擬控制系列。這些儀器旨在提供物超所值的價(jià)格，同時(shí)仍提供出色的可靠性和溫度穩(wěn)定性。

2009年，TorreyPinesScientific發(fā)布了EchoTherm SC20XR和SC20XT數(shù)字軌道混合冷卻/加熱干浴。這些儀器提供了擴(kuò)展的溫度范圍和功率，并且能夠比以前的型號更快地從一個(gè)溫度轉(zhuǎn)換到下一個(gè)溫度。2010年，TorreyPinesScientific發(fā)布了全系列Peltier驅(qū)動(dòng)的緊湊型冷卻/加熱干浴槽，帶有一個(gè)或兩個(gè)冷卻/加熱位置和一個(gè)用于機(jī)器人系統(tǒng)的接口。這些裝置特別適合分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行雜交、PCR樣品制備、連接和酶反應(yīng)。

同年，實(shí)驗(yàn)室珠子制造商LabArmor推出了一種新的珠子浴，專為使用珠子而不是水而設(shè)計(jì)。這種水浴在提供溫度均勻性的同時(shí)完全消除了水，水是眾所周知的實(shí)驗(yàn)室污染的主要來源。因?yàn)樗蕾囉谥樽佣皇撬灾樽釉】捎糜诓环浪娜萜鳎⑶铱梢匀菁{樣品。

2010年，長流儀器推出了單機(jī)自復(fù)疊制冷技術(shù)的深冷系列低溫浴槽，其DX系列的低溫下限，從-80℃延伸到了-120℃，推出了-100℃非攪拌循環(huán)浴槽，以及-135℃的低溫冷阱。

2011年，美國公司推出了最新一代的浸入式循環(huán)器，即MX浸入式循環(huán)器。該儀器占用的儲存空間小，為樣品和玻璃器皿提供更多空間。同年，還推出了一系列設(shè)計(jì)用于實(shí)驗(yàn)室和操作員友好的循環(huán)水浴槽。創(chuàng)新功能包括一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的控制頭，允許在180°觀察半徑內(nèi)的任何位置查看溫度顯示。

2015年，長流儀器推出了LXplus系列增強(qiáng)型冷水機(jī)組，結(jié)構(gòu)緊湊且價(jià)格合理，水溫范圍從5~35℃，擴(kuò)展到了5~80℃；溫控精度從±0.1℃，提高到了±0.01℃，更好地滿足了半導(dǎo)體行業(yè)的精密溫控需求。緊湊的設(shè)計(jì)，旨在最大限度地利用工作臺空間，這些冷卻器適用于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器、夾套培養(yǎng)箱、小型反應(yīng)容器、分光光度計(jì)、色譜柱、冷凝器和其他需要散熱的設(shè)備。

2016年，長流儀器推出了冷水機(jī)綜合控制系統(tǒng)，溫度、壓力、流量、電導(dǎo)率的多參數(shù)測控，給用戶提供了多種選項(xiàng)。歷史數(shù)據(jù)和歷史狀態(tài)可查詢、可下載，或遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)包。通過ModbusRS485通訊，可以連接上位機(jī)。

水浴和冷水機(jī)的未來預(yù)

未來，隨著變頻壓縮機(jī)的推廣使用，電子膨脹閥的普及，智能變頻式冷水機(jī)的占比將不斷加大。同時(shí)隨著AI技術(shù)的進(jìn)步，冷水機(jī)的自學(xué)習(xí)功能、自診斷預(yù)警、網(wǎng)絡(luò)化、信息化、遠(yuǎn)程監(jiān)控維護(hù)將很快進(jìn)入現(xiàn)實(shí)。大量測控?cái)?shù)據(jù)的顯示、存儲、上傳、分析，冷水機(jī)也將迎來大數(shù)據(jù)時(shí)代。

未來幾年，隨著溫室氣體減排和雙碳計(jì)劃實(shí)施，節(jié)能型冷水機(jī)組不停發(fā)展，重點(diǎn)是創(chuàng)建能夠提供更高能源效率和更加環(huán)境友好的冷水機(jī)組。

另一個(gè)預(yù)測，水浴似乎會越來越頻繁地被珠浴取代，與水浴相比，珠浴具有許多優(yōu)勢。主要優(yōu)點(diǎn)是沒有水，這有助于避免實(shí)驗(yàn)室中最大的污染源之一。此外，珠浴即使在不使用時(shí)也可以保持在適當(dāng)?shù)臏囟龋恍枰獙⑷萜髦卧诩茏踊蛑Ъ苤校⑶铱梢灾С直人鼜V泛的溫度范圍。未來的創(chuàng)新可能涉及新的微珠配方，以提供更大的溫度范圍和穩(wěn)定性。