CN101216222B - 双模式冷却箱 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种冷却箱，包括箱体、通风系统、制冷系统。所述箱体是具有保温隔热层的保温箱；箱体设有至少一个与外部相通的进风口和至少一个与外部相通的出风口，进风口和出风口设有可以开闭的进风门和出风门；所述通风系统包括通风风扇和通风风扇电机；所述制冷系统是以电能或太阳能为动力，向制冷空调箱内提供冷量和将热量排出至制冷空调箱外的装置。本发明提供的冷却箱可以按通风模式、制冷模式或通风制冷模式运行，在环境温度较低时通风冷却，在环境温度较高时采用电制冷对箱体和设备冷却。与现有技术相比，本发明具有经济节能、运行可靠、安装维护方便的优点。

Description

双模式冷却箱

技术领域

本发明涉及一种温度控制设备，特别是涉及一种通风和制冷双模式运行的冷却调温箱，本发明还涉及控制冷却箱节能运行的方法。

背景技术

一类仪器设备，例如电子仪器、蓄电池等，其工作条件要求环境保持在适当的温度下，当温度过高不能正常工作或故障率升高、使用寿命下降。通常，这种对环境温度的要求是一个较宽的温度范围，只要保证温度不超过上下限即可，并不要求精确控温。为了控制环境温度处于工作范围内，常用的方法是将仪器设备置于室内，并在室内安装空调制冷设备来控制温度。但是，空调器对整个房间制冷，所消耗的功率很高。有时由于设备安装条件的限制，形成空气流动的死角，局部温度仍然可能较高，影响设备的正常运行。而且，一些设备要求在交流电源中断的情况下仍然能正常工作，通常使用UPS设备或蓄电池为设备应急供电，而空调器由于功率很大、不能使用直流电源供电，在停电时不能制冷，很容易导致温度超控。

有时由于防尘或其它需要，要将仪器设备安装在仪表柜中。仪表柜在设计时为了通风散热，通常安装排风扇加强空气流动。但是，如果环境温度或室温较高，靠排风扇通风并不能保证温度处于工作范围。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的缺点，提供通风和制冷双模式运行的冷却箱及其控制方法。

本发明提供一种冷却箱，包括箱体、通风系统、制冷系统。

本发明提供的冷却箱是具有保温隔热层的保温箱。保温隔热层使用聚氨酯、泡沫材料、真空隔热板或其它隔热材料。由于保温箱对漏热的要求不高，保温隔热层可以整体发泡加工，也可以用保温板根据结构尺寸的需要切割后安装在箱体的表面。保温箱的门体与箱体之间设有门封，可以减少保温箱关闭后从门体与箱体之间的缝隙漏热。

箱体设有至少一个与外部相通的进风口和至少一个与外部相通的出风口。为了便于散热，根据热空气向上自然流动的原理，通常可将进风口设在箱体的下部，出风口设在箱体的上部。

通风系统包括通风风扇和通风风扇电机。为了在制冷运行时降低冷却箱的散热量，所述进风口和出风口设有可以开闭的进风门和出风门。

制冷系统是以电能或太阳能为动力，向冷却箱内提供冷量、将热量排出至箱外的装置。制冷系统可以是压缩制冷系统，也可以是半导体制冷系统。

压缩制冷系统由压缩机、冷凝器、节流元件和蒸发器顺序相连组成。根据制冷系统各部件在冷却箱的安装位置，可以分为内置式和外置风道式。内置式压缩制冷系统的蒸发器设在空调箱体的内部，压缩机和冷凝器设在空调箱体的外部。外置风道式压缩制冷系统的压缩机、冷凝器、节流元件和蒸发器都设在空调箱体的外部，所述蒸发器还设有封闭的风道腔和蒸发器风扇，风道腔入口和风道腔出口与空调箱体内部相通：冷却箱体内部空气在蒸发器风扇的作用下，从风道腔入口进入风道腔，与蒸发器进行热交换，被冷却后从风道腔出口流回冷却箱体内。

半导体制冷系统，包括半导体制冷片、冷端散热器和热端散热器。热端散热器还设有散热风扇，通过强制对流将热量排向箱体外部。

本发明提供的冷却箱可以按通风模式、制冷模式或通风制冷模式运行。通风模式运行时，进风门和出风门打开，通风系统开，制冷系统停，空气从进风口进入箱体，从出风口排出箱体；制冷模式运行时，进风门和出风门关闭，制冷系统开，空气在制冷空调箱内循环流动；通风制冷模式运行时，进风门和出风门打开，通风系统开，制冷系统开。

本发明提供的冷却箱的控制方法包括以下步骤：

1)设置箱内设定温度Ts1、Ts2和温度回差dTs1、dTs2，箱外设定温度Te和温度回差dTe；

2)由箱内温度传感器检测箱内温度Tin，由箱外温度传感器检测箱外温度Tout；

3)当Tout＜Te时，若Tin＞Ts2所述制冷空调箱按制冷模式运行，若Ts2-dTs2＞Tin＞Ts1所述制冷空调箱按通风模式运行，若Tin＜Ts1-dTs1系统停；

4)当Tout＞Te+dTe时，若Tin＞Ts2所述制冷空调箱按制冷模式运行，若Tin＜Ts2-dTs2系统停。

本发明提供的冷却箱具有双电源驱动、停电通风运行的功能。所述冷却箱具有交流和直流两路电源供电；通风系统的通风风扇电机、驱动进风门和出风门动作的风门电机是直流电源驱动的直流电机。当交流电源不能正常供电时由直流电源向所述风门电机和风扇电机供电，进风门和出风门开，空气在通风风扇的作用下从进风口进入和从出风口排出箱体。

本发明所提供的冷却箱，采用制冷保温箱设计，在环境温度较低时通风冷却，在环境温度较高时采用电制冷对箱体和设备冷却。由于温度调节的对象从房间变成冷却箱，并对冷却箱采用了保温隔热处理，显著降低了热负荷。与现有技术相比，具有经济节能、运行可靠、安装维护方便的优点。

附图说明

下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的说明：

附图1：外置风道式冷却箱的结构示意图。

附图2：内置直冷式冷却箱的结构示意图

具体实施方式

以下详细介绍本发明的详细实施例，其实例如附图所示，其中全文以相同的标号表示相同的元件。

实施例一：

本实施例描述的是一种外置风道式冷却箱，如图1所示，包括箱体、通风系统和制冷系统。

箱体101是具有保温隔热层102的保温箱。保温隔热层102使用聚氨酯发泡材料。当箱体尺寸较小时，保温隔热层可以整体发泡加工；当箱体尺寸较大时，可以用保温板根据结构尺寸的需要切割后安装在箱体的表面。保温箱的门体与箱体之间设有门封，可以减少保温箱关闭后从门体与箱体之间的缝隙漏热。

箱体101设有与外部相通的进风口103和出风口104。为了便于散热，进风口103设在箱体的下部，出风口设在箱体的上部104。

通风系统包括通风风扇和通风风扇电机。本实施例中，在进风口103和出风口104分别设有进风风扇105和出风风扇106，以实现空气流通。

为了在制冷运行时降低冷却箱的散热量，所述进风口和出风口设有可以开闭的进风门115和出风门116。进风门115和出风门116可以由风门电机控制其开闭；也可以采用自力式开闭，当进风风扇或出风风扇运行时风门打开，当风扇停止时自动关闭。

制冷系统是以电能为动力，向冷却箱内提供冷量、将热量排出至箱外的装置。制冷系统可以是压缩制冷系统，由压缩机107、冷凝器108、节流元件109和蒸发器110顺序相连组成。外置风道式压缩制冷系统的压缩机107、冷凝器108、节流元件109和蒸发器110都设在空调箱体的外部。为了强化冷凝器108的散热效果，设有冷凝器风扇和风扇电机111。空气在冷凝器风扇的作用下，流过冷凝器108进行热交换后排出。节流部件109是毛细管。

所述蒸发器110还设有封闭的风道腔和蒸发器风扇。风道腔入口和风道腔出口与空调箱体内部相通，并分别设有进风风扇112和出风风扇113。冷却箱体内部空气在蒸发器风扇112、113的作用下，从风道腔入口进入风道腔，与蒸发器110进行热交换，被冷却后从风道腔出口流回冷却箱体内。

本实施例提供的冷却箱可以按通风模式、制冷模式或通风制冷模式运行。通风模式运行时，进风门115和出风门116打开；通风系统开，通风风扇105、106运行；制冷系统停，压缩机107、冷凝器风扇111、蒸发器风扇112、113停；空气从进风口103进入箱体，从出风口104排出箱体。制冷模式运行时，进风门115和出风门116关闭；制冷系统开，压缩机107、冷凝器风扇111、蒸发器风扇112、113开启运行；通风系统停，通风风扇105、106停；空气从蒸发器风道进风口进入，从蒸发器风道出风口流出，在制冷空调箱内循环流动。通风制冷模式运行时，进风门115和出风门116打开，通风系统开，制冷系统开。

本实施例提供的冷却箱的控制方法包括以下步骤：

1)设置箱内设定温度Ts1、Ts2和温度回差dTs1、dTs2，箱外设定温度Te和温度回差dTe；

2)由箱内温度传感器检测箱内温度Tin，由箱外温度传感器检测箱外温度Tout；

3)当Tout＜Te时，若Tin＞Ts2所述制冷空调箱按制冷模式运行，若Ts2-dTs2＞Tin＞Ts1所述制冷空调箱按通风模式运行，若Tin＜Ts1-dTs1系统停；

4)当Tout＞Te+dTe时，若Tin＞Ts2所述制冷空调箱按制冷模式运行，若Tin＜Ts2-dTs2系统停。

本实施例提供的冷却箱具有双电源驱动、停电通风运行的功能。所述冷却箱具有交流和直流两路电源供电；通风系统的通风风扇电机、驱动进风门和出风门动作的风门电机是直流电源驱动的直流电机。当交流电源不能正常供电时由直流电源向所述风门电机和风扇电机供电，进风门115和出风门116开，空气在105、106的作用下空气从进风口103进入箱体，从出风口104排出箱体。

为了保证重要设备用制冷系统的正常运行，远程监控也显得尤为重要。本发明提供的冷却箱，所述控制系统设有可通过网络与网络服务器连接的网络接口。其特征在于，网络接口是RS232接口或RS485接口；网络接口可以直接与网络服务器连接，也可以通过有线或无线网关与网络服务器连接；所述整体式空调装置的运行数据可以通过网络接口传送到网络服务器上，网络服务器也可以通过网络接口将控制命令传送到控制系统上执行。

实施例二：

本实施例描述的是一种内置直冷式冷却箱，如图2所示，包括箱体、通风系统和制冷系统。

箱体201是具有保温隔热层202的保温箱。保温隔热层102使用聚氨酯发泡材料。箱体201设有与外部相通的进风口203和出风口204。为了便于散热，进风口203设在箱体的下部，出风口设在箱体的上部204。

通风系统包括通风风扇和通风风扇电机。本实施例中，在进风口203和出风口204分别设有进风风扇205和出风风扇206，以实现空气流通。为了在制冷运行时降低冷却箱的散热量，所述进风口和出风口设有可以开闭的进风门215和出风门216。

制冷系统是以电能为动力，向冷却箱内提供冷量、将热量排出至箱外的装置。制冷系统是压缩制冷系统，由压缩机207、冷凝器208、毛细管209和蒸发器210顺序相连组成。压缩机207、冷凝器208和毛细管209设在冷却箱体的外部。蒸发器210是一组直冷式板式蒸发器，安装在冷却箱体内壁上。为了强化冷凝器208的散热效果，设有冷凝器风扇和风扇电机211。空气在冷凝器风扇的作用下，流过冷凝器208进行热交换后排出。节流部件209是毛细管。

本发明提供的冷却箱可以按通风模式、制冷模式或通风制冷模式运行。通风模式运行时，进风门115和出风门116打开；通风系统开，通风风扇105、106运行；制冷系统停，压缩机107、冷凝器风扇111、蒸发器风扇112、113停；空气从进风口103进入箱体，从出风口104排出箱体。制冷模式运行时，进风门115和出风门116关闭；制冷系统开，压缩机107、冷凝器风扇111、蒸发器风扇112、113开启运行；通风系统停，通风风扇105、106停；空气从蒸发器风道进风口进入，从蒸发器风道出风口流出，在制冷空调箱内循环流动。通风制冷模式运行时，进风门115和出风门116打开，通风系统开，制冷系统开。

Claims (6)

1.一种双模式制冷的冷却箱，包括箱体、通风系统、制冷系统，所述箱体设有至少一个与外部相通的进风口和至少一个与外部相通的出风口，所述通风系统包括通风风扇和通风风扇电机，所述制冷系统是以电能或太阳能为动力，向冷却箱内提供冷量的装置，其特征在于，所述冷却箱可以按通风模式、制冷模式或通风制冷模式运行：通风模式运行时进风门和出风门打开、通风系统开、制冷系统停，空气从进风口进入箱体、从出风口排出箱体，制冷模式运行时进风门和出风门关闭、制冷系统开，空气在冷却箱内循环流动，通风制冷模式运行时进风门和出风门打开，通风系统开，制冷系统开；其特征还在于，所述冷却箱的控制方法包括以下步骤：

1)设置箱内设定温度Ts1、Ts2和温度回差dTs1、dTs2，箱外设定温度Te和温度回差dTe；

2)由箱内温度传感器检测箱内温度Tin，由箱外温度传感器检测箱外温度Tout；

3)当Tout＜Te时，若Tin＞Ts2所述冷却箱按制冷模式运行，若Ts2-dTs2＞Tin＞Ts1所述冷却箱按通风模式运行，若Tin＜Ts1-dTs1系统停；

4)当Tout＞Te+dTe时，若Tin＞Ts2所述冷却箱按制冷模式运行，若Tin＜Ts2-dTs2系统停。

2.根据权利要求1所述的冷却箱，所述进风口和出风口设有可以开闭的进风门和出风门。

3.根据权利要求1所述的冷却箱，所述制冷系统是压缩制冷系统，由压缩机、冷凝器、节流元件和蒸发器顺序相连组成，蒸发器设在冷却箱的内部，压缩机和冷凝器设在冷却箱的外部。

4.根据权利要求1所述的冷却箱，所述制冷系统是压缩制冷系统，由压缩机、冷凝器、节流元件和蒸发器顺序相连组成，压缩机、冷凝器、节流元件和蒸发器都设在冷却箱的外部，蒸发器还设有封闭的风道腔和蒸发器风扇，风道腔入口和风道腔出口与冷却箱内部相通，其特征在于：冷却箱内部空气在蒸发器风扇的作用下，从风道腔入口进入风道腔，与蒸发器进行热交换，被冷却后从风道腔出口流回冷却箱内。

5.根据权利要求1所述的冷却箱，所述制冷系统是半导体制冷系统，包括半导体制冷片、冷端散热器和热端散热器，其特征在于：所述热端散热器还设有散热风扇，通过强制对流将热量排向冷却箱的箱体外部。

6.根据权利要求1所述的冷却箱，所述通风风扇电机、驱动进风门和出风门动作的风门电机是直流电源驱动的直流电机，其特征在于：所述冷却箱具有交流和直流两路电源供电；当交流电源不能正常供电时由直流电源向所述风门电机和风扇电机供电，进风门和出风门开，空气在通风风扇的作用下从进风口进入和从出风口排出箱体。

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