CN100474204C - 水冷式恒温液循环装置及该装置中的循环液温度控制方法 - Google Patents

水冷式恒温液循环装置及该装置中的循环液温度控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供通过对散热水流路进行优化，能够提高循环液的温度稳定性的水冷式恒温液循环装置、及循环液温度控制方法。该水冷式恒温液循环装置(1)，是在循环液的槽罐(10)中附设散热管(11)的热交换部(11c)，在管线(13)中接入泵(14)，使槽罐内的循环液通过外部装置(2)进行循环，该泵向外部装置的管道(20)内输送恒温循环液，其特征在于：在散热管(11)内设置：电动比例阀(24)，用于控制送入到该热交换部内的散热水的流量；以及电磁阀(36)，用于控制开关时间，使由电动比例阀进行流量控制的散热水达到最佳流量被送入热交换部内。对电动比例阀(24)进行控制，在其能够控制的低流量极限值以上使流量适合于上述热交换部中的循环液的热交换，或者稍大于热交换的需要。

Description

水冷式恒温液循环装置及该装置中的循环液温度控制方法
技术领域
本发明涉及水冷式恒温液循环装置以及该装置中的循环液温度控制方法。
背景技术
过去，水冷式恒温液循环装置，已知的有图3所示的装置。该恒温液循环装置40，由调节阀44进行流量控制的散热水所流过的散热管43的热交换43a，被设置在装入应当调温的循环液的槽罐41内，构成热交换器42，在使该槽罐41内的恒温液通过外部装置50进行循环的管道45中插入了泵46，利用该泵46来把槽罐41内的恒温循环液输送到外部装置50的管道51内。并且，在管道45的出口45a近处设置温度传感器47，用来检测从恒温液循环装置40送出的循环液的温度(T1)，利用控制器48来控制上述调节阀44的开关，这样，使该温度传感器47所检测出的循环液达到规定温度。
并且，上述散热管43中的调节阀44，单独采用能够调整开关频度的电磁阀、或者能够调整开度的比例阀等，通过其控制而把送出的循环液温度调整到规定的温度。
这种过去的水冷式恒温液循环装置40，利用上述热交换器42中的热交换部43a来使散热水和循环液直接进行热交换，所以在散热水和循环液的温度差大的情况下，冷却能力增大，为了改善循环液温度的稳定性，必须控制调节阀44，减小散热水的流量。并且，在散热管43中的散热水的入口和出口的压力差大的情况下，必须控制散热水的流量，使其保持稳定。
但是，在使用电磁阀作为散热管43的调节阀44的情况下，为了减小散热水流量，必须对每个电磁阀按高频度进行短时间的开关，使电磁阀处于恶劣的工作状态下，不可避免使其寿命降低，另一方面，在电磁阀使散热水流量增大的情况下，伴随阀门关阀会产生水击现象，所以，还必须考虑对其采取对策。
并且，散热管43的调节阀44采用比例阀的情况下，比例阀本身的特性是很难进行低开度(从开始打开起数个百分点)的流量控制，所以，为了控制到小流量，使实际流量达到能够控制流量的最低限度，造成循环液温度降低过多，为了使降低过多的循环液温度恢复原状，必须在热交换器42内设置内部加热器并使其工作，这样一来，不仅需要多余的能量，而且使循环液温度波动增大。
发明内容
本发明的技术课题是提供能够提高恒温液循环装置中的循环液的温度稳定性的水冷式恒温液循环装置以及该装置的循环液温度控制方法。
本发明的另一技术课题是通过使散热水流量最适当化，提供能够提高各种状态下的循环液的温度稳定性的水冷式恒温液循环装置以及该装置的循环液温度控制方法。
再者，本发明的另一技术课题是提供在提高循环液温度稳定性的同时能够节省能源，并且有助于提高电磁阀寿命，也能够减轻水击的水冷式恒温液循环装置、以及该装置的循环液温度控制方法。
为了解决上述课题，本发明的一种水冷式恒温液循环装置，是在循环液的槽罐中附设由调节机构进行流量控制的散热水所流过的散热管的热交换部，在管线中接入泵，以便使该槽罐内的循环液通过外部装置进行循环，利用该泵来把槽罐内的恒温循环液输送到与上述管线的出入口相连接的外部装置的管道内，其特征在于：上述调节机构，由电动比例阀和电磁阀构成，该电动比例阀，在其能够控制的低流量极限值以上对送入到散热管的热交换部内的散热水流量进行控制，使流量适合于上述热交换部中的循环液的热交换，或者稍大于热交换的需要；该电磁阀，利用开关时间的控制来使被该电动比例阀进行流量控制的散热水按最佳流量被输送到上述热交换部内。
涉及本发明的水冷式恒温液循环装置的最佳实施方式，在上述恒温液循环装置的管线的出口侧，设置用于检测被送出的循环液的温度(T1)的温度传感器；同时在上述散热管的入口侧设置用于检测散热水的温度(T2)的温度传感器；在上述散热管的入口侧和出口侧设置用于检测各自的压力(P1、P2)的压力传感器，利用使这些传感器的输出和上述管线中的流量传感器的输出一起被输入的控制器，来对上述电动比例阀和电磁阀进行控制，使上述循环液达到规定的温度。
并且，涉及本发明的水冷式恒温液循环装置的电动比例阀和电磁阀布置的最佳实施方式，在上述散热管上从其上游侧向下游侧串联地设置上述电动比例阀和上述电磁阀，这样，使经过该电动比例阀进行了流量控制的散热水的流量再由电磁阀进行调整，或者，在上述散热管的入口侧和出口侧之间设置旁路流路，在该旁路流路上设置上述电动比例阀，同时，在散热管的该旁路流路的分支点的下游侧，设置上述电磁阀，利用该电动比例阀来控制旁路流路内流过的流量，利用该电磁阀来再次调整电磁阀侧流过的散热水的流量，将其作为最佳流量而输送到上述热交换部内。
本发明的由上述控制器进行控制的最佳实施方式，根据由温度传感器检测出的循环液的温度(T1)和散热水的温度(T2)的差、以及由流量传感器检测出的恒温液流量，求出外部装置的热负荷，同时根据设置在散热管的入口侧和出口侧的压力传感器所检测出的压力(P1、P2)的差，以及设置在散热管入口侧的温度传感器所检测出的温度(T2)，在该控制器中，求出这时恒温液循环装置所具有的冷却能力，计算出上述热负荷所对应的冷却能力需要的散热水流量，对电动比例阀和电磁阀进行控制。
再者，为了解决上述问题，本发明的循环液温度控制方法，其特征在于：
在必要的散热水流量小于上述低流量极限值的情况下，在控制器中，进行控制使电动比例阀的流量超过该极限值，但保持较低的流量，而且，通过对电磁阀的开关时间的控制，对散热水流量进行最适当的控制，在必要的散热水流量超过高流量极限值，其程度达到由于上述电磁阀的开关而可能产生水击现象时，利用上述控制器进行控制，使上述电磁阀一直处于全开状态，仅用电动比例阀来控制散热水流量。
并且，并列地设置了电动比例阀和电磁阀的本发明的水冷式恒温液循环装置中的循环液温度控制方法，其特征在于：在必要的散热水流量小于上述低流量极限值的情况下，在控制器中，进行控制打开电动比例阀，使旁路流路中流过的散热水增多，这样使电磁阀的入口压力降低，而且，通过对电磁阀的开关时间的控制，对散热水流量进行最适当的控制，在必要的散热水流量超过高流量极限值，其程度达到由于上述电磁阀的开关而可能产生水击现象时，利用上述控制器进行控制，使上述电磁阀一直处于全开状态，通过对电动比例阀的开度进行控制，来对流过电磁阀的散热水流量进行控制。
在具有上述构成的水冷式恒温液循环装置中，使电磁阀处于完全敞开的状态，利用电动比例阀来控制散热水流量，或者以小的开度来打开电动比例阀，这样，在电磁阀入口的压力、流量降低的状态下，对电磁阀进行开关，对该流量进行控制，所以，能够阻止或者减少电磁阀开关所造成的水击现象。
并且，上述电动比例阀，其特性是很难在小开度(从开始打开起数个百分点)进行流量控制。但由于利用电磁阀来进行小流量控制，所以，能够使必要的散热水流量达到最佳状态，提高循环液的温度稳定性。
发明的效果
若采用以上详细叙述的本发明的水冷式恒温液循环装置以及该装置的循环液温度控制方法，则能够提高恒温液循环装置中的循环液的温度稳定性，而且，通过对散热水流量进行优化，所以能够提高各种状态下的循环液的温度稳定性，与此同时，能够实现节省能源，并且有助于提高电磁阀的寿命，也能够缓解水击问题。
附图说明
图1是涉及本发明的水冷式恒温液循环装置的第1实施例的构成图。
图2是涉及本发明的水冷式恒温液循环装置的第1实施例的构成图。
图3是过去的水冷式恒温液循环装置的构成图。
具体实施方式
图1是涉及本发明的水冷式恒温液循环装置的第1实施例的构成图。该水冷式恒温液循环装置1的基本构成是，在循环液的槽罐10内设置散热管11的热交换部11c，其中流过由调节机构(调节装置)12进行流量控制的散热水，在使该槽罐10内的循环液通过外部装置2进行循环的管线13中设置泵14和流量传感器15，利用泵14把槽罐10内的恒温循环液，输送到与上述管线13的出口13a和入口13b相连接的外部装置2的管道20中。
而且，上述热交换部11c不一定要在槽罐10中设置，也可以从槽罐10的外面进行热交换。
并且，在上述恒温液循环装置1中，在管线13的出口13a附近设置温度传感器16，用于检测从该恒温液循环装置1中送出的循环液的温度(T1)，同时，在上述散热管11的入口11a侧，设置温度传感器17，用于检测流入该散热管11内的散热水的温度(T2)，再者，在上述散热管11的入口11a和出口11b处，分别设置压力传感器18a、18b，用于分别检测各自的压力(P1、P2)，把这些输出和上述流量传感器15的输出一起输入到控制器19内。
对流过上述散热水的散热管11的流量进行控制的调节机构12，控制散热水的流量，使由温度传感器16检测出的循环液达到规定的温度，从构成上，在该散热管11上从其上游侧向下游侧串联地设置电动比例阀24和电磁阀26。上述电动比例阀24，对输送到加热管11的热交换器11c内的散热水的流量进行控制，在该电动比例阀内在能够流量控制的低流量极限值以上，使其适应于上述热交换部11c中的循环液的热交换，或者再比该流量稍大一点。并且，上述电磁阀26通过开关时间的控制来使经过电动比例阀24进行了流量控制的散热水达到最佳流量后，输送到上述热交换部11c内。
也就是说，经过电动比例阀24进行了流量控制的散热水的流量，由电磁阀26再次进行调整，作为最佳流量输送到上述热交换部11c内。并且，这些电动比例阀24和电磁阀26，具体来说，如以下说明那样，根据上述各传感器的输出，由上述控制器19进行控制。
而且，在上述电动比例阀24中，能够控制流量的低流量极限值是指以下游量值。也就是说，一般，由于电动比例阀本身的特性，很难在从开始打开数个百分点的小开度的范围内进行流量控制，所以，不在这个范围内进行小流量控制，而是让流量达到容易进行流量控制的范围的最低流量值或者更大一点，然后，由电磁阀26再次对该流量进行调整，使其达到最佳值。这样能够有效地提高循环液的温度稳定性，所谓能够控制流量的低流量极限值是指该最低流量值。但是，该最低流量值并不表示按电动比例阀的规格一定要表示一定值，所以，应当根据电动比例阀的规格而采用适当的流量值。
以下说明采用上述控制器19的调节机构12的控制方式。
在上述控制器19中，首先，根据由温度传感器16、17检测出的循环液的温度T1和散热水的温度T2的温度差，以及由流量传感器15检测出的循环液流量，通过计算而求出外部装置2的热负荷，同时计算出与该热负荷相对应的冷却能力。
并且，根据设置在散热管11的入口11a侧和出口11b侧的压力传感器18a、18b所检测出的压力P1、P2的差、以及设置在散热管11的入口11a侧的温度传感器17所检测出的温度T2，在该控制器19中通过计算而求出当时恒温液循环装置1所具有的冷却能力，通过计算而求出与上述外部装置2的热负荷相对应的冷却能力所需要的散热水流量，根据该结果来对电动比例阀24和电磁阀24进行控制。
具体来说，至少在控制器19中计算出的必要散热水流量小于上述低流量极限值的情况下，在该控制器19中，对电动比例阀24进行控制，使其流量为低流量，但是超过该极限值。这样一来，由于电磁阀26的入口压力下降，所以对电磁阀26的散热水供给流量下降，并且，通过对电磁阀26的开关时间进行控制，使散热水流量达到最佳状态。这样，不必使电磁阀26以高频度进行极短时间的开关，能够避免电磁阀26寿命缩短。
这样，在仅用电动比例阀24来控制时开度减小，很难对散热水流量进行控制的区域，即电动比例阀26中通过的流量低于能够控制流量的范围的低流量极限值的情况下，由电动比例阀24把流量控制在不低于其极限值，使电磁阀在流量控制中起主导作用。
而且，即使在控制器19中计算出的必要的散热水流量为上述低流量极限值以上，也仍然可以把电动比例阀24的流量控制在低流量极限值以上所必须的散热水流量或者更大一些的流量，然后，通过对电磁阀26的开关时间进行控制而把散热水流量控制到最佳值。但在此情况下，电动比例阀24中输出的流量或压力，必须限定的范围是电磁阀26的开关不会造成水击现象。
另一方面，在控制器19中计算出的必要的散热水流量超过高流量极限值并且上述电磁阀26的开关有可能造成水击现象的情况下，由上述控制器19进行控制，使上述电磁阀26平常处于完全敞开状态，仅由电动比例阀24来控制散热水流量。在散热水流量大的情况下，若利用电磁阀26的开关来进行流量控制，则在关阀时产生水击。在此区域内，以上述电动比例阀为主进行控制，所以能够防止发生水击。
而且，上述高流量极限值也由于流过散热水的散热管11的规格等不同而不一定是一定值。因此，应当根据该规格而采用适当的设定值。
以下参照图2，详细说明涉及本发明的水冷式恒温液循环装置的第2实施例。
该第2实施例的水冷式恒温液循环装置1的基本构成，实质上与上述第1实施例相同，所以，对于相同或相当的部分标注相同的符号。该第2实施例和上述第1实施例的主要差异是，在第1实施例中，在散热管上串联地布置了电动比例阀24和电磁阀26作为调节机构12，而在第2实施例中，调节机构12是在上述散热管11的入口11a侧和出口11b侧之间设置了旁路流路25，并联地设置了上述电动比例阀24和电磁阀26。也就是说，在该旁路流路25上设置上述电动比例阀24，同时，在散热管11的该旁路流路25的分支点的下游侧设置了上述电磁阀26。
并且，在该第2实施例中，和上述第1实施例一样，在管线13的出口13a的附近，设置温度传感器16，用于检测从上述恒温液循环装置1送出的循环液的温度(T1)，同时在上述散热管11的入口11a侧，温度传感器17，用于检测向该散热管11内流入的散热水的温度(T2)，并且，在上述散热管11的入口11a和出口11b处设置压力传感器18a、18b，用于检测各自的压力(P1、P2)，把这些输出和上述流量传感器15的输出一起输入到控制器19内。
而且，该第2实施例的压力传感器18a设置在散热管11的与旁路流路25的分支点的下游侧，但是也可设置在该分支点的上游侧，在此情况下，对控制器19的控制方式加以更改即可。
在上述第2实施例的水冷式恒温液循环装置1中为了控制循环液的温度，在控制向热交换部11c内输送的散热水流量时，用电动比例阀24来控制旁路流路25内的流量，这样来控制电磁阀26侧流过的散热水流量，利用该电磁阀26对该流量再次进行调整，使其成为最佳流量后被送入到上述热交换部11c内。在该旁路流路25中，设置了电动比例阀24的情况下，即使电动比例阀24处于完全敞开状态，也会产生背压，该压力作用于电磁阀26的入口上，该压力不能够进一步降低，并且，即在电动比例阀接近完全打开的开度时，也存在很难控制流量的区域。因此，该第2实施例的低流量极限值，即散热水流量在电动比例阀24中能够控制的低流量极限值，是指在电动比例阀24完全敞开或与其接近的开度下很难对电磁阀26侧流过的低流量进行控制的极限值。
以下具体说明该第2实施例的散热水的流量控制方式。至少在需要流过散热管11的散热水流量小于上述低流量极限值的情况下，在控制器19中，打开电动比例阀24，增加流入旁路流路25内的散热水，这样来使电磁阀26的入口压力降低，并且，通过对电磁阀26的开关时间进行控制，把散热水流量控制到最佳值。
另一方面，在需要流过散热管11的散热水流量超过高流量极限值，有可能由于上述电磁阀的开关而造成水击现象时，利用上述控制器19进行控制，使上述电磁阀26正常时为完全敞开状态，通过对电动比例阀24的开度进行控制，把流过电磁阀26的散热水流量控制到最佳值。
这样一来，需要的散热水流量达到最佳状态，循环液的温度稳定性提高，同时能够提高电磁阀的寿命。
在此，上述图2所示的第2实施例的其他构成和作用，实质上与图1说明的水冷式恒温液循环装置相同，所以，其说明从略。
而且，在上述任一实施例中，均能够在恒温液循环装置停止运转，或者槽罐10内的恒温液温度在规定范围内不需要加热的情况下，使电动比例阀24和或电磁阀26完全关闭，控制到没有多余的冷却水流动。

Claims (7)

1、一种水冷式恒温液循环装置，是在循环液的槽罐中附设由调节机构进行流量控制的散热水所流过的散热管的热交换部，在管线中接入泵，以便使该槽罐内的循环液通过外部装置进行循环，利用该泵来把槽罐内的恒温循环液输送到与上述管线的出入口相连接的外部装置的管道内，其特征在于：
上述调节机构，由电动比例阀和电磁阀构成，该电动比例阀，在其能够控制的低流量极限值以上对送入到散热管的热交换部内的散热水流量进行控制，使流量适合于上述热交换部中的循环液的热交换，或者稍大于热交换的需要；该电磁阀，利用开关时间的控制来使被该电动比例阀进行流量控制的散热水按最佳流量被输送到上述热交换部内。
2、如权利要求1所述的水冷式恒温液循环装置，其特征在于：
在上述恒温液循环装置的管线的出口侧，设置用于检测被送出的循环液的温度的温度传感器；同时在上述散热管的入口侧设置用于检测散热水的温度的温度传感器；在上述散热管的入口侧和出口侧设置用于检测各自的压力的压力传感器，利用使这些传感器的输出和上述管线中的流量传感器的输出一起被输入的控制器，来对上述电动比例阀和电磁阀进行控制，使上述循环液达到规定的温度。
3、如权利要求2所述的水冷式恒温液循环装置，其特征在于：
在上述散热管上从其上游侧向下游侧串联地设置上述电动比例阀和上述电磁阀，这样，使经过该电动比例阀进行了流量控制的散热水的流量再由电磁阀进行调整，使其成为最佳流量，输送到上述热交换部内。
4、如权利要求2所述的水冷式恒温液循环装置，其特征在于：
在上述散热管的入口侧和出口侧之间设置旁路流路，在该旁路流路上设置上述电动比例阀，同时，在散热管的该旁路流路的分支点的下游侧，设置上述电磁阀，通过利用该电动比例阀控制旁路流路内流过的流量，利用该电磁阀再次调整电磁阀侧流过的散热水的流量，将其作为最佳流量而输送到上述热交换部内。
5、如权利要求2～4中任一项所述的水冷式恒温液循环装置，其特征在于：
根据控制器中由温度传感器检测出的循环液的温度和散热水的温度的差、以及由流量传感器检测出的恒温液流量，求出外部装置的热负荷，同时根据设置在散热管的入口侧和出口侧的压力传感器所检测出的压力的差，以及设置在散热管入口侧的温度传感器所检测出的温度，在该控制器中，求出恒温液循环装置所具有的冷却能力，计算出上述热负荷所对应的冷却能力需要的散热水流量，对电动比例阀和电磁阀进行控制。
6、一种水冷式恒温液循环装置中的循环液温度控制方法，用于对权利要求3所述的水冷式恒温液循环装置中的循环液温度进行控制的方法，其特征在于：
在必要的散热水流量小于上述低流量极限值的情况下，在控制器中，进行控制使电动比例阀的流量超过该极限值，但保持较低的流量，而且，通过对电磁阀的开关时间的控制，对散热水流量进行最适当的控制，
在必要的散热水流量超过高流量极限值，其程度达到由于上述电磁阀的开关而可能产生水击现象时，利用上述控制器进行控制，使上述电磁阀一直处于全开状态，仅用电动比例阀来控制散热水流量。
7、一种水冷式恒温液循环装置中的循环液温度控制方法，用于对权利要求4所述的水冷式恒温液循环装置中的循环液温度进行控制的方法，其特征在于：
在必要的散热水流量小于上述低流量极限值的情况下，在控制器中，进行控制打开电动比例阀，使旁路流路中流过的散热水增多，这样使电磁阀的入口压力降低，而且，通过对电磁阀的开关时间的控制，对散热水流量进行最适当的控制，
在必要的散热水流量超过高流量极限值，其程度达到由于上述电磁阀的开关而可能产生水击现象时，利用上述控制器进行控制，使上述电磁阀一直处于全开状态，通过对电动比例阀的开度进行控制，来对流过电磁阀的散热水流量进行控制。
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