CN109883076A

CN109883076A - 一种恒温恒湿箱的制冷控制方法、制冷系统和恒温恒湿箱

Info

Publication number: CN109883076A
Application number: CN201910120058.2A
Authority: CN
Inventors: 孟小辉
Original assignee: Embedded Intelligent Control Technology (suzhou) Co Ltd
Current assignee: Embedded Intelligent Control Technology (suzhou) Co Ltd
Priority date: 2019-02-18
Filing date: 2019-02-18
Publication date: 2019-06-14

Abstract

本发明公开了一种恒温恒湿箱的制冷控制方法和制冷系统，通过在制冷系统中使用电子膨胀阀代替传统的毛细管或者手动节流阀，利用电子膨胀阀开度可变的特点，虚拟出来传统恒温恒湿箱制冷量控制方法中多个毛细管或手动节流阀的冷媒流量，直接输入电子膨胀阀的开度值，即可控制电子膨胀阀的开度，改变制冷系统中的冷媒流量。控制效果等同于传统恒温恒湿箱冷冻系统多路节流元件相互切换时的效果。本发明中恒温恒湿箱的制冷控制方法可以节约多个电磁阀和节流元件，电路和制冷管路也极大的简化，制冷量调节便捷。制冷量变化速率可调，制冷量缓慢过渡，线性温湿度变化时，大大减小制冷量对温湿度的干扰波动。

Description

一种恒温恒湿箱的制冷控制方法、制冷系统和恒温恒湿箱

技术领域

本发明涉及一种恒温恒湿箱的制冷控制方法、制冷系统和恒温恒湿箱，属于制冷技术领域。

背景技术

对于一些精密的仪器或部件，在测量或检测一些同样精密和使用要求苛刻的产品时，往往需要在恒温恒湿的环境中进行。由于这些使用要求苛刻的产品工作时往往是在恒温恒湿的环境中，因此为了模拟这种环境可以使用一种恒温恒湿箱，在恒温恒湿箱中来检测这些使用要求苛刻的产品，恒温恒湿箱可以用于检测产品或材料在各种环境下的性能以及试验各种材料耐热、耐寒、耐干、耐湿性能，适合电子、电器、手机、通讯、仪表、车辆、塑胶制品、金属、食品、化学、建材、医疗、航天等制品检测质量之用。这就要求在恒温恒湿箱中进行温湿度控制，使恒温恒湿箱中实现需要的恒温恒湿要求。

恒温恒湿试验箱通过制冷、除湿、加热和加湿来改变试验箱的温度和湿度。设置不同的温湿度条件时，就需要让加热、加湿、制冷、除湿按一定的输出比例协调工作，方能达到测试的要求。在日常的使用中，使用的温湿度跨度较大。经常用到的条件有20℃、50%RH，40℃、60%RH，40℃、90%RH，60℃、90% RH，85℃、85%RH等。我们可以通过对加热功率、加湿功率、制冷量、除湿量来进行不同的配比，达到测试需求。加热和加湿较为简单，通过固态继电器的通断电占控比，可以让加热管从0%~100%的功率输出，但是对于制冷系统则不能使用这种方案，因为制冷压缩机和制冷系统必须是连续的循环的工作，才能达到制冷和除湿的目的。这样以来，制冷系统的调节方法就会变得比较复杂，不同的温湿度区间需要使用不同的制冷量。

目前对恒温恒湿箱中降温和制冷控制一般采用两种方法：一种采用是如图1所示的制冷系统，包括有压缩机1、风扇2、蒸发器3，在压缩机1与蒸发器3之间的冷媒循环管路上设置多根毛细管4，一般是4根，4根毛细管4的长度不同，每一根毛细管4上串联着一个电磁阀，根据测得的恒温恒湿箱中的实际温湿度数据和目标温度控制值，打开不同的电磁阀。比如在箱内温度为-3℃~27℃时，电磁阀YV1打开，冷媒流经长度为1.2米的毛细管4；在箱内温度为27℃~47℃时，电磁阀YV1关闭，YV2打开，冷媒流经长度为1.5米的毛细管4；在箱内温度为47℃~67℃时，电磁阀YV2关闭，YV3打开，冷媒流经长度为2米的毛细管4；如果箱内当前温度为85℃时，目标温度为25℃，则YV4打开，冷媒流经长度为0.8米的毛细管4。这种控制方法使用的电磁阀和毛细管数量较多，成本高，而且系统结构复杂，故障发生率较高，并且毛细管与冷媒流量变化之间的匹配很困难，很难使选用的毛细管达到需要的冷媒流量。而且在恒温恒湿箱中更换毛细管也不方便，必须放掉冷媒循环系统内的冷媒，才能更换毛细管，所以这种制冷控制方法使用效果很不好。

另外一种对恒温恒湿箱中降温和制冷控制方法采用是如图2所示的制冷系统，包括有压缩机1、风扇2、蒸发器3，在压缩机1与蒸发器3之间的冷媒循环管路上设置有多根冷媒流通管路，每根管路对应不同的冷媒流量，每个管路上分别设置有一个电磁阀YV1/YV2/YV3/YV4和一个手动调节阀5，根据调节需要打开不同的电磁阀和对应的手动调节阀5，使冷媒流经合适的管路。同样的这种固定管路和手动调节阀也很难精确控制冷媒流量，操作的效率也很低，很难找到精确的控制点，很难实现制冷精确控制。而且使用的电磁阀和手动调节阀数量多，成本高。并且手动调节阀使用久了以后，阀体中的弹簧会逐渐失去弹力，手动调节阀的性能会降低，甚至是失去调节作用。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种恒温恒湿箱的制冷控制方法，该恒温恒湿箱的制冷控制方法可以对恒温恒湿箱内制冷系统的冷媒流量进行精确控制，从而实现对恒温恒湿箱内制冷系统的精确调节和控制，满足恒温恒湿箱对温度和湿度的调节要求，成本低。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：提供一种恒温恒湿箱的制冷控制方法，其包括以下步骤：

（1）在恒温恒湿箱内设置制冷压缩机系统、温湿度测量装置和控制器，温湿度测量装置与控制器通信连接；

（2）在制冷压缩机系统中设置有冷媒、蒸发器、电子膨胀阀和蒸发器，冷媒流经电子膨胀阀和蒸发器，所述电子膨胀阀与控制器电连接；

（3）温湿度测量装置将测得的温湿度数据传送给控制器，设定的目标温度值为S，温湿度测量装置测得的当前箱内温度值为PV，

a.当测得的当前箱内温度值-3℃＜PV≤SV1℃时，SV1为一个温度值，控制器控制调整电子膨胀阀打开的开度，使电子膨胀阀打开的开度为D1，D1为此温度条件下电子膨胀阀实际打开的开度与电子膨胀阀总开度的比值；

b. 当测得的当前箱内温度值SV1℃＜PV≤SV2℃时，SV2为一个温度值，控制器控制调整电子膨胀阀打开的开度，使电子膨胀阀打开的开度为D2，D2为此温度条件下电子膨胀阀实际打开的开度与电子膨胀阀总开度的比值；

c. 当测得的当前箱内温度值SV2℃＜PV≤SV3℃时，SV3为一个温度值，控制器控制调整电子膨胀阀打开的开度，使电子膨胀阀打开的开度为D3，D3为此温度条件下电子膨胀阀实际打开的开度与电子膨胀阀总开度的比值；

d.依次按照上述的方式进行温度区间划分，当测得的当前箱内温度值SV_n-1℃＜PV≤SVn℃时，SV_n-1、SVn为温度值，控制器控制调整电子膨胀阀打开的开度，使电子膨胀阀打开的开度为Dn，Dn为此温度条件下电子膨胀阀实际打开的开度与电子膨胀阀总开度的比值；

e.当SVn℃＜PV≤155℃且PV-3℃>S时，SVn为温度值且SVn＜155℃,控制器控制调整电子膨胀阀完全打开，使电子膨胀阀打开的开度为总开度，即电子膨胀阀实际打开的开度与电子膨胀阀总开度的比值为100%。

在本发明一个较佳实施例中，当S为25℃，SV1=27时，D1为70%；当S为25℃，SV2=47时，D2为50%；当S为25℃，SV3=67时，D3为30%。

本发明还提供了一种适用于上述恒温恒湿箱的制冷控制方法中的制冷系统，其包括压缩机、电子膨胀阀、蒸发器和控制器，所述压缩机、电子膨胀阀和蒸发器串联设置，以压缩机为起始端，电子膨胀阀设置在蒸发器的上游，所述电子膨胀阀与控制器电连接。

在本发明一个较佳实施例中，所述压缩机与电子膨胀阀之间设置有电磁阀YV。

在本发明一个较佳实施例中，还包括风扇。

本发明还提供了一种采用上述制冷系统的恒温恒湿箱，其包括箱体，所述箱体内设置有温湿度测量装置、压缩机、冷凝器、电子膨胀阀、蒸发器和控制器，所述压缩机、电子膨胀阀和蒸发器串联设置，以压缩机为起始端，电子膨胀阀设置在蒸发器的上游，所述温湿度测量装置和电子膨胀阀分别与控制器电连接，所述箱体上设置有数据输入器，所述数据输入器与控制器电连接。温湿度测量装置可以采用温湿度传感器、温湿度计等装置。

在本发明一个较佳实施例中，所述压缩机与电子膨胀阀之间设置有电磁阀。

在本发明一个较佳实施例中，所述箱体内设置有风扇。

在本发明一个较佳实施例中，所述箱体上设置有显示窗口。

本发明的有益效果是：本发明的恒温恒湿箱的制冷控制方法可以对恒温恒湿箱内制冷系统的冷媒流量进行精确控制，从而实现对恒温恒湿箱内制冷系统的精确调节和控制，满足恒温恒湿箱对温度和湿度的调节要求，采用本发明制冷控制方法和控制系统的恒温恒湿箱成本低，温湿度控制精确方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是现有技术中一种恒温恒湿箱的制冷控制方法中制冷系统的示意图；

图2是现有技术中另一种恒温恒湿箱的制冷控制方法中制冷系统的示意图；

图3是本发明的恒温恒湿箱的制冷控制方法中制冷系统的结构示意图；

图4是本发明的恒温恒湿箱的结构示意图。

附图中各部件的标记如下：1、压缩机，2、风扇，3、蒸发器，4、毛细管，5、手动调节阀，6、电子膨胀阀,7、管路，8、冷凝器，9、控制器，10、温湿度测量装置，11、箱体，12、显示窗口，13、数据输入器。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例包括：一种恒温恒湿箱的制冷控制方法，其包括以下步骤：

d.依次按照上述的方式进行温度区间划分，当第n次测得的当前箱内温度值SV_n-1℃＜PV≤SVn℃时，SV_n-1、SVn为温度值，控制器控制调整电子膨胀阀打开的开度，使电子膨胀阀打开的开度为Dn，Dn为此温度条件下电子膨胀阀实际打开的开度与电子膨胀阀总开度的比值；

参阅图3和图4，在控制器9中设置有PLC等处理器，可以预先存入恒温恒湿箱内检测温度、目标温度与电子膨胀阀6的开度指令，在恒温恒湿箱上设置显示窗口12和数据输入器13，数据输入器13与控制器9电线路连通，恒温恒湿箱可以显示检测温度，根据测得的箱内检测温度通过数据输入器13输入开度数值，然后控制器9根据此输入数据控制电子膨胀阀6打开的开度，使流经管路7和蒸发器3的冷媒流量可以将恒温恒湿箱内的温度降到目标温度。

例如一种规格的恒温恒湿箱，当S为25℃，SV1=27时，输入的D1为70%，可以达到控制目的；当S为25℃，SV2=47时，输入的D2为50%，可以达到控制目的；当S为25℃，SV3=67时，输入的D3为30%，可以达到控制目的。

根据恒温恒湿箱的规格，事先测出恒温恒湿箱内检测温度、目标温度与电子膨胀阀的开度值之间的对应数据，把这些数据存入控制器中，这样只需要在恒温恒湿箱的数据输入器上输入开度数值，控制器根据此输入数据控制电子膨胀阀打开的开度，使流经管路7和蒸发器3的冷媒流量可以将恒温恒湿箱内的温度降到目标温度。只需要使用一个电子膨胀阀和普通的管路，或者是再加一个电磁阀，就可以调节制冷系统中的冷媒流量，并且可以多级控制，只需要输入电子膨胀阀的开度值即可，数据输入器上输入不同的开度数值对应不同的电子膨胀阀的工作电流，通过数据输入器上输入不同的开度数值然后控制器控制电子膨胀阀的不同的工作电流，从而控制电子膨胀阀阀门的开口大小，即可以控制流经电子膨胀阀的冷媒流量，控制制冷量。这样可以节省多个毛细管和手动调节阀，大大节省恒温恒湿箱的成本。针对恒温恒湿箱不同的目标温度要求，也不需要像传统控制方法那样更换毛细管，使用非常方便。

本发明利用电子膨胀阀流量可变的特点，虚拟出来传统制冷量控制方法中多个毛细管或手动调压阀的冷媒流量。比如针对一种规格的恒温恒湿箱，当S为25℃，SV1=27时，输入的D1为70%，即电子膨胀阀的开度70%，流经电子膨胀阀的冷媒流量相当于电磁阀YV1打开流经长度为1.2米毛细管的冷媒流量；当S为25℃，SV2=47时，输入的D2为50%，即电子膨胀阀开度50%，流经电子膨胀阀的冷媒流量相当于电磁阀YV1关闭、YV2打开流经长度为1.5米毛细管的冷媒流量；当S为25℃，SV3=67时，输入的D3为30%，即电子膨胀阀开度30%，流经电子膨胀阀的冷媒流量相当于电磁阀YV2关闭、YV3打开流经长度为2米毛细管的冷媒流量；当67℃＜PV≤155℃且PV-3℃>S时时，电子膨胀阀完全打开，即电子膨胀阀开度100%，流经电子膨胀阀的冷媒流量相当于电磁阀YV4打开流经最大的毛细管的流量。

本发明的恒温恒湿箱的制冷控制方法具有以下优点：

1.相比传统的控制方法，可以节约多个电磁阀、毛细管和手动调压阀，恒温恒湿箱的成本大大降低。

2.减少了电磁阀的数量后，电路和制冷管路也极大的简化，减少制冷系统发生故障的机率，原有的控制方案如果几个电磁阀中有一个泄露，就可能会导致机器制冷量变大，冷热互耗严重，除湿量变大，高温无法达到设定值。使用电子式膨胀阀，可以避免电磁阀泄露的问题。

2.可通过控制器直接修改每个控制条件的制冷量，不需要更改制冷系统，比如不需要更换毛细管，调试非常方便、快捷。

3.电子膨胀阀没有弹簧做中间传递，可靠性高，冷媒流量不会因为手动调节阀中弹簧的变化而发生变化。

4.在越来越多的试验中，需要进行温度的线性上升或者线性下降，如果采用原来电磁阀切换的方式，会在两个阀门切换交接的时候，恒温恒湿箱内的温度和湿度会发生剧烈波动，而使用电子膨胀阀，控制器可以控制电子膨胀阀由一个开度过度到另外一个开度的速率，多次分梯度输入不同的电子膨胀阀开度值，使流入蒸发器的冷媒量缓慢改变，很好的避免了产品测试时，恒温恒湿试验箱内温湿度的剧烈波动，使测试更接近需要的环境条件，测试结果更真实，制冷控制精确方便。

本发明还提供了一种适用于上述恒温恒湿箱的制冷控制方法中的制冷系统，如图3所示，其包括压缩机1、电子膨胀阀6、蒸发器3和控制器9，所述压缩机1、电子膨胀阀6和蒸发器3串联设置，以压缩机1为起始端，电子膨胀阀6设置在蒸发器3的上游，所述电子膨胀阀6与控制器9电连接。

优选的，所述压缩机1与电子膨胀阀6之间设置有电磁阀YV。电磁阀YV的作用是预防突然停电后，电子膨胀阀6失去控制，导致冷媒从冷凝器8泄露到蒸发器3，使系统启动负荷增大，这会缩短压缩机的使用寿命。

优选的，本发明的制冷系统中还包括风扇2，用于均匀箱内的温湿度。

控制器9控制电子膨胀阀6的开度，从而控制制冷系统中的冷媒流量，即可以控制制冷量。

本发明的恒温恒湿箱的制冷系统可以满足上述制冷控制方法的使用，可以低成本地精确控制恒温恒湿箱的制冷量。

本发明还提供了一种采用上述制冷系统的恒温恒湿箱，如图4所示，其包括箱体11，所述箱体11内设置有温湿度测量装置10、压缩机1、冷凝器8、电子膨胀阀6、蒸发器3和控制器9，所述压缩机1、电子膨胀阀6和蒸发器3串联设置，以压缩机1为起始端，电子膨胀阀6设置在蒸发器3的上游，所述温湿度测量装置10和电子膨胀阀6分别与控制器9电连接，所述箱体11上设置有数据输入器13，所述数据输入器13与控制器9电连接。温湿度测量装置10可以采用温湿度传感器、温湿度计等装置。

优选的，所述压缩机1与电子膨胀阀6之间设置有电磁阀YV。所述箱体11内设置有风扇22，用于均匀箱内的温湿度。

优选的，所述箱体11上设置有显示窗口12。显示窗口12可以显示箱体11内的检测温度。

温湿度测量装置10检测箱体11内的实际温度，并把温度值传送给控制器9，操作者根据检测温度和目标温度在数据输入器13上输入电子膨胀阀6的开度值并把电子膨胀阀6的开度值传送给控制器9，控制器9控制电子膨胀阀6的工作电流，使电子膨胀阀6的阀门打开到需要的开度，控制流经电子膨胀阀6和管路7以及蒸发器3的冷媒流量，即控制制冷量。

本发明的恒温恒湿箱可以低成本地精确控制恒温恒湿箱的制冷量。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种恒温恒湿箱的制冷控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的恒温恒湿箱的制冷控制方法，其特征在于，当S为25℃，SV1=27时，D1为70%；当S为25℃，SV2=47时，D2为50%；当S为25℃，SV3=67时，D3为30%。

3.一种适用于权利要求1或2所述的恒温恒湿箱的制冷控制方法中的制冷系统，其特征在于，包括压缩机、电子膨胀阀、蒸发器和控制器，所述压缩机、电子膨胀阀和蒸发器串联设置，以压缩机为起始端，电子膨胀阀设置在蒸发器的上游，所述电子膨胀阀与控制器电连接。

4.根据权利要求3所述的制冷系统，其特征在于，所述压缩机与电子膨胀阀之间设置有电磁阀。

5.根据权利要求3所述的制冷系统，其特征在于，还包括风扇。

6.一种采用权利要求3所述的制冷系统的恒温恒湿箱，其特征在于，包括箱体，所述箱体内设置有温湿度测量装置、压缩机、冷凝器、电子膨胀阀、蒸发器和控制器，所述压缩机、电子膨胀阀和蒸发器串联设置，以压缩机为起始端，电子膨胀阀设置在蒸发器的上游，所述温湿度测量装置和电子膨胀阀分别与控制器电连接，所述箱体上设置有数据输入器，所述数据输入器与控制器电连接。

7.根据权利要求6所述的恒温恒湿箱，其特征在于，所述压缩机与电子膨胀阀之间设置有电磁阀。

8.根据权利要求6所述的恒温恒湿箱，其特征在于，所述箱体内设置有风扇。

9.根据权利要求6所述的恒温恒湿箱，其特征在于，所述箱体上设置有显示窗口。