CN115060022A - 一种高低温实验箱系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高低温实验箱系统及其控制方法，包括将高温实验机构内释放完热量的低温低压冷媒和低温实验机构内的压缩机刚排出的高温高压冷媒，在换热器上进行热交换，使高温实验机构的低温低压冷媒温度提高后再进入下次压缩循环，使下次循环的热量增加，而低温实验机构的高温高压冷媒经过换热器冷却后，通过膨胀阀形成比原来没经过换热的冷媒更低温度，经过以上的过程使高温实验机构能达到更高温度，使低温实验机构达到更低温度，并且两机构件的热量进行充分利用，充分利用空气能原理，冷热实验同时进行，提高检测时间，使用空能原理，空气中获得热量，能效比传统电加热更高。

Description

一种高低温实验箱系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及高低温测试领域，特别涉及一种高低温实验箱系统及其控制方法。

背景技术

随着我国的综合国力的提高，对产品的质量要求越来越高，这意味着对产品的检测设备要求也越来越高，现有工业产品需要高低温的质量测试，传统的检测设备主要是在固定的空间上加入电热元件进行加热是空间形成高温空间，从而使产品进行升温，能效比最高0.98左右，而空气能实验箱能效比可以高达3.0，而当需要超低温时需要用到压缩机进行制冷，但是压缩机所能制造的低温环境温度和效率达不到指定的要求，当产品需要做超低温实验时，一般的制冷设备很难达到此温度，对于小件产品进行低温实验，会造成能源的巨大耗费。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种高低温实验箱系统及其控制方法,采用覆叠加热系统，具有能源利用效率高，升温和降温速率快，能到达更低温度等优点。

根据本发明的第一方面实施例的一种高低温实验箱系统，包括：

高温实验机构，高温实验机构包括第一压缩机、第一冷凝器、高温箱体、第一膨胀阀依次相连，还设有第一风机连接在第一冷凝器上，高温箱体内设有电热元件；低温实验机构，低温实验机构包括第二压缩机、第二冷凝器、低温箱体、第二膨胀阀依次相连，还设有第二风机连接在第二冷凝器上；换热器，换热器分别连接高温实验机构和低温实验机构，换热器用于将高温实验机构和低温实验机构进行热交换；温度调节机构，温度调节机构包括第三风机、第三冷凝器、第四风机、第四冷凝器、第五冷凝器和第五风机，第三风机和第三冷凝器并联在第一冷凝器上并形成高温箱体温度调节单元，第四风机和第四冷凝器并联在换热器上的高温实验机构的管道上形成换热器高温调节单元，第五风机和第五冷凝器并联在换热器上的低温实验机构的管道上形成换热器低温调节单元。

根据本发明实施例的一种高低温实验箱系统，至少具有如下有益效果：通过将高温实验机构内释放完热量的低温低压冷媒和低温实验机构内的压缩机刚排出的高温高压冷媒，在换热器上进行热交换，使高温实验机构的低温低压冷媒温度提高后再进入下次压缩循环，使下次循环的热量增加，而低温实验机构的高温高压冷媒经过换热器冷却后，通过膨胀阀形成比原来没经过换热的冷媒更低温度，经过以上的过程使高温实验机构能达到更高温度，使低温实验机构达到更低温度，并且两机构件的热量进行充分利用，充分利用空气能原理，冷热实验同时进行，提高检测时间，使用空能原理，空气中获得热量，能效比传统电加热更高。

根据本发明的一些实施例，温度调节机构还设有电磁阀，第一冷凝器和第三冷凝器并联处设有第一电磁阀和第三电磁阀用于对高温箱体温度调节单元进行管路调整，第四冷凝器并联处还设有第四电磁阀用于对换热器低温调节单元进行管路调整，第五冷凝器和换热器并联处设有第五电磁阀和第二电磁阀，系统通过电磁阀对管道进行切换，从而对实验进行温度的调控，过程全自动化，无需人工参与。

根据本发明的第二方面实施例的一种高低温实验箱系统的控制方法，包括：

第一压缩机启动，冷媒从第一压缩机排气口到达第一电磁阀，第一风机启动，第一电磁阀打开，第三电磁阀关闭，将冷媒运输到第一冷凝器通过第一风机进行热交换；常温高压冷媒经过第一膨胀阀变成低压低温冷媒，第二电磁阀处于关闭状态，低压低温冷媒到达换热器进行热交换，然后回到第一压缩机进行再次压缩；第二压缩机同时启动，第二电磁阀打开，第五电磁阀关闭，冷媒从第二压缩机排气口到达换热器，第二风机启动；第三电磁阀根据系统指令处于关闭状态，换热器将高温高压冷媒进行热交换成低温高压冷媒；冷媒再经过第二膨胀阀变成超低温低压冷媒到达第二蒸发器，通过第二风机将冷媒进行热交换，低温箱体温度降低；冷媒再从管道吸入到第二压缩机内再次压缩。

根据本发明的一些实施例，当高温箱体温度超出机器运行设计温度，同时低温箱体设定温度还没达到时，第一压缩机继续保持运行，第三电磁阀关闭，第一电磁阀打开；当达高温箱体温度达到极限时，第三电磁阀打开，第一电磁阀关闭，高温箱体温度调节单元启动，对通过第三冷凝器的冷媒降温；第二电磁阀打开，第五电磁阀关闭，第二压缩机排出的高温冷媒通过换热器进行热交换；电热元件启动，通过系统对比高温箱体内的温度，进而调节电热元件的发热功率，第一风机和第二风机持续启动。

根据本发明的一些实施例，当高温箱体温度到达设定温度时，同时低温线体设定温度还没达到时，第一压缩机保持运行，第三电磁阀代开，第一电磁阀关闭，高温箱体温度调节单元启动，对通过第三冷凝器的冷媒降温；第二压缩机保持运行，第二电磁阀打开，第五电磁阀关闭；当达到设定目标时，第一压缩机和第二压缩机同时停机，第一风机和第二风机保持运行。

根据本发明的一些实施例，当高温箱体温度没到达设定温度，低温箱体达到设定温度时，第一压缩机和第二压缩机保持待机，第一风机和第二风机保持运行；电热元件启动，根据系统内的温度检测反馈进而调整加热功率。

根据本发明的一些实施例，当单独做低温实验并且低温箱体的温度大于等于-20摄氏度时，第二电磁阀关闭，第五电磁阀打开，第一压缩机关闭，第二压缩机持续工作，第二风机持续工作，等低温箱体达到指定温度时，第二压缩机停机。

根据本发明的一些实施例，当单独做低温实验并且低温箱体的温度小于等于-20摄氏度时，第二电磁阀关闭，第五电磁阀打开，第二压缩机保持运行，换热器低温调节单元保持运行；第三电磁阀打开，第一电磁阀关闭，高温箱体温度调节单元启动，第一压缩机保持运行；当低温箱体达到指定温度时，第一压缩机和第二压缩机关闭。

根据本发明的一些实施例，当单独做低温实验并且低温箱体的温度小于等于60摄氏度时，第三电磁阀关闭，第一电磁阀和第四电磁阀打开，第一风机和换热器高温调节单元保持运行，第一压缩机保持运行；当高温箱体到达指定温度后，停止运行第一压缩机。

根据本发明的一些实施例，当单独做低温实验并且低温箱体的温度大于等于60摄氏度时，第三电磁阀关闭，第一电磁阀和第四电磁阀打开，第一风机和换热器高温调节单元保持运行，第一压缩机保持运行；当高温箱体到达60摄氏度后，电热元件启动，通过系统对高温箱体温度的检测，系统进而调整电热元件加热功率，提升高温箱体温度。

根据本发明上述实施例的一种高低温实验箱系统的控制方法，至少具有如下有益效果：可以有效在不同温度和条件下进行快速调节，减少能量耗费，并且是高温箱体能达到更高温度和低温箱体能达到更低温度，并且能在单独一个高温或者低温系统运作，提升该系统的使用便捷性。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：

图1为本发明实施例的一种高低温实验箱系统及其控制方法的示意图；

图2为图1示出的一种高低温实验箱系统及其控制方法的高温实验机构示意图；

图3为图1示出的一种高低温实验箱系统及其控制方法的低温实验机构示意图。

附图标记：

高温实验机构100；低温实验机构200；

第一压缩机1；第三风机2；第三冷凝器3；第三电磁阀4；第一电池阀5；高温箱体6；排风口7；实验箱体8；电热元件9；第一风机10；第一冷凝器11；第一膨胀阀12；单向阀13；第四电磁阀14；换热器15；第四冷凝器16；第四风机17；

第二压缩机20；第五风机21；第五冷凝器22,；第五电磁阀23；第二电磁阀24；第二膨胀阀25；低温箱体26；第二风机27；第二冷凝器28。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1到图3示出了本发明实施例提供的一种高低温实验箱系统及其控制方法，包括：

根据本申请的一些实施例，参照图1到图3所示，当启动实验系统时，高温实验机构100先启动，低温实验机构200延时启动，此时第一风机10和第三风机2启动，1分钟后第一压缩机1启动，第一压缩机1启动前30s，第一电磁阀5打开，第三电磁阀4关闭，冷媒从第一压缩机1排气口到达第一冷凝器11，第一冷凝器11高温热量被第一风机10送到高温箱体6，然后经过第一膨胀阀12节流后，到达第四电磁阀14，然后冷媒分两路进入换热器15和第四蒸发器；当第一压缩机1启动3min后，低温实验机构200开始启动，第二风机27启动，1min后第二压缩机20启动，第二压缩机20启动前30s，打开第二电磁阀24，关闭第五电磁阀23，冷媒从第二压缩机20排气口到达换热器15，高温热量冷媒在换热器15与高温实验机构100中的低压低温冷媒交换热量，经过换热器15高温实验机构100冷媒变成高温冷媒再次被第一压缩机1压缩，获得大量高温热量，低温实验机构200冷媒由于过冷度大，冷媒经过节流后使得蒸发温度特别低，所以形成超低温冷媒运输至第二蒸发器上来吸收热量。

需要说明的是，高温箱体6和低温箱体26设有专门增大的实验箱体8，实验箱体8上设有排风口7

根据本申请的一些实施例，参照图1到图3所示，当高温箱体6温度超出机器运行设计温度，同时低温箱体26设定温度还没达到时；此时第一压缩机1继续保持运行，第三电磁阀4关闭，第一电磁阀5打开，当达高温箱体6温度达到极限时，第三电磁阀4打开，第一电磁阀5关闭，第三风机2启动，使用第三冷凝器3保证机器稳定运行，此时电热元件9开启，系统通过对比实际温度和设定目标温度的差值，输出相对应的热量，当实际温度+5≤目标温度时，主控每隔2秒检测一次，电热元件9以5％的速度提高功率输出，当时当实际温度≥目标温度+1，电热元件9停止输出，温度降低实际温度+2≤目标温度时，电热元件9以1％的速度相对应功率输出，保持温度偏差在±1。此时低温区系统，第五电磁阀24打开，第三电磁阀23关闭，保持正常运行，直到设定的目标值时，高温箱体6和低温箱体26停机，保持待机状态，此时第一风机10和第二风机27保持继续运行。

根据本申请的一些实施例，参照图1到图3所示，当高温线体温度到达设定温度时，同时低温区设定温度还没达到时，此时第一压缩机1继续保持运行，第三电磁阀4打开，第四电磁阀5关闭，第三冷凝风机启动，使用第三冷凝器3同时机器保持正常运行，低温实验机构200，第五电磁阀24打开，第三电磁阀23关闭，保持正常运行，直到设定的目标值时，高温区和低温区停机，保持待机状态，此时第一风机10和第二风机27保持继续运行。

根据本申请的一些实施例，参照图1到图3所示，当高温箱体6温度没到达设定温度，低温箱体26达到设定温度时，此时低温区和高温区系统保持待机状态，第一风机10和第二风机27保持继续运行，此时电热元件9启动，当实际温度+5≤目标温度时，主控每隔2秒检测一次，电热元件9以5％的速度提高功率输出，当时当实际温度≥目标温度+1，电热元件9停止输出，温度降低实际温度+2≤目标温度时，电热元件9以1％的速度相对应输出，保持温度偏差在±1。

根据本申请的一些实施例，参照图1到图3所示，当单独做低温实验并且目标温度≥-20度时，第二电磁阀24关闭，第五电磁阀23打开，第二压缩机20启动，第五冷却风机启动，此时高温实验机构100不开，直到达到设定温度后，然后待机，当实际温度≥设定温度+2度时，低温实验机构200再次启动；当单独做低温实验并且目标温度≤-20度时，第五电磁阀24关闭，第三电磁阀23打开，第二压缩机20启动，第五风机21启动，直到低温线体温度到达≤-18度时，第三电磁阀4打开，第一电磁阀5关闭，第三风机2启动，第一压缩机1启动，为低温箱体26提供更好的冷却效果，形成更低的蒸发温度，实现更低温度，直到达到设定温度后高温实验机构100和低温实验机构200待机，当实际温度≥设定温度+2度时，高温实验机构100和低温实验机构200再次启动。

根据本申请的一些实施例，参照图1到图3所示，当单独做高温实验并且目标温度≤60度时，第三电磁阀4关闭，第一电磁阀5、第二电磁阀14打开，第一风机10和第四风机17启动，然后第一压缩机1启动，直到达到设定温度后，然后待机，当实际温度≥设定温度-3度时，系统再次启动；当单独做高温实验并且目标温度≥60度时，第三电磁阀4关闭，第一电磁阀5和第二电磁阀14打开，第一风机10和第四风机17启动，然后第一压缩机1启动，直到高温实验箱实际温度＝60度时，此时电热元件9启动，当实际温度+5≤目标温度时，主控每隔2秒检测一次电热以5％的速度提高功率输出，当时当实际温度≥目标温度+1，电热元件9停止输出，温度降低实际温度+2≤目标温度时，电热元件9以1％的速度相对应功率输出，保持温度偏差在±1。

根据本申请的一些实施例，参照图1到图3所示，根据本发明的一些实施例，第三冷凝器3、第四冷凝器16和第五冷凝器22,的输出管道在并联前均设有单向阀13，单向阀13能防止冷媒从换热器15出来通过管道又流回换热器15前，导致冷媒反向通过冷凝器与外界进行热交换，削弱了换热器15的作用，降低能效。

根据本申请的一些实施例，参照图1到图3所示，高温箱体6和低温箱体26均为环状的风道结构，环状的风道能使空气形成一个循环，使整个箱体内的温度保持一致，是实验品各部分温度一致，确保实验结果的精确。

根据本申请的一些实施例，参照图1到图3所示，环状的风道在第一风机10和风机方向一侧还设有实验箱体8，实验箱直径大于风道直径，实验箱体8为放置实验产品的空间。

根据本申请的一些实施例，参照图1到图3所示，实验箱体8还设有排风口7，排风口7用于排出箱体内的空气，因部分产品会因高温散发出其他成分的气体会造成实验误差，所以加入排风口7排出空气。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种高低温实验箱系统，其特征在于，包括：

高温实验机构，所述高温实验机构包括第一压缩机、第一冷凝器、高温箱体、第一膨胀阀依次相连，还设有第一风机连接在所述第一冷凝器上，所述高温箱体内设有电热元件；

低温实验机构，所述低温实验机构包括第二压缩机、第二冷凝器、低温箱体、第二膨胀阀依次相连，还设有第二风机连接在所述第二冷凝器上；

换热器，所述换热器分别连接高温实验机构和低温实验机构，所述换热器用于将高温实验机构和低温实验机构进行热交换；

温度调节机构，所述温度调节机构包括第三风机、第三冷凝器、第四风机、第四冷凝器、第五冷凝器和第五风机，所述第三风机和所述第三冷凝器并联在所述第一冷凝器上并形成高温箱体温度调节单元，所述第四风机和所述第四冷凝器并联在所述换热器上的高温实验机构的管道上形成换热器高温调节单元，所述第五风机和所述第五冷凝器并联在所述换热器上的低温实验机构的管道上形成换热器低温调节单元。

2.根据权利要求1所述的一种高低温实验箱系统，其特征在于，所述温度调节机构还设有电磁阀，所述第一冷凝器和所述第三冷凝器并联处设有第一电磁阀和第三电磁阀用于对所述高温箱体温度调节单元进行管路调整，所述第四冷凝器并联处还设有第四电磁阀用于对换热器低温调节单元进行管路调整，所述第五冷凝器和所述换热器并联处设有第五电磁阀和第二电磁阀。

3.一种高低温实验箱的控制方法，应用于权利要求1至2中任一所述的高低温实验箱系统，其特征在于，包括以下步骤：

所述第一压缩机启动，冷媒从所述第一压缩机排气口到达所述第一电磁阀，所述第一风机启动，所述第一电磁阀打开，所述第三电磁阀关闭，将冷媒运输到所述第一冷凝器通过所述第一风机进行热交换；

常温高压冷媒经过所述第一膨胀阀变成低压低温冷媒，所述第二电磁阀处于关闭状态，低压低温冷媒到达所述换热器进行热交换，然后回到所述第一压缩机进行再次压缩；

所述第二压缩机同时启动，所述第二电磁阀打开，所述第五电磁阀关闭，冷媒从所述第二压缩机排气口到达所述换热器，所述第二风机启动；

所述第三电磁阀根据系统指令处于关闭状态，所述换热器将高温高压冷媒进行热交换成低温高压冷媒；

冷媒再经过所述第二膨胀阀变成超低温低压冷媒到达所述第二蒸发器，通过所述第二风机将冷媒进行热交换，低温箱体温度降低；

冷媒再从管道吸入到第二压缩机内再次压缩。

4.根据权利要求3所述的一种高低温实验箱的控制方法，其特征在于，当所述高温箱体温度超出机器运行设计温度，同时所述低温箱体设定温度还没达到时，包括以下步骤：

所述第一压缩机继续保持运行，所述第三电磁阀关闭，所述第一电磁阀打开；

当达高温箱体温度达到极限时，所述第三电磁阀打开，所述第一电磁阀关闭，所述高温箱体温度调节单元启动，对通过所述第三冷凝器的冷媒降温；

所述第二电磁阀打开，所述第五电磁阀关闭，所述第二压缩机排出的高温冷媒通过换热器进行热交换；

所述电热元件启动，通过系统对比所述高温箱体内的温度，进而调节所述电热元件的发热功率，所述第一风机和所述第二风机持续启动。

5.根据权利要求3所述的一种高低温实验箱的控制方法，其特征在于，当高温箱体温度到达设定温度时，同时所述低温线体设定温度还没达到时，包括以下步骤：

所述第一压缩机保持运行，所述第三电磁阀代开，所述第一电磁阀关闭，所述高温箱体温度调节单元启动，对通过所述第三冷凝器的冷媒降温；

所述第二压缩机保持运行，所述第二电磁阀打开，所述第五电磁阀关闭；

当达到设定目标时，所述第一压缩机和所述第二压缩机同时停机，所述第一风机和所述第二风机保持运行。

6.根据权利要求3所述的一种高低温实验箱的控制方法，其特征在于，当高温箱体温度没到达设定温度，低温箱体达到设定温度时，包括以下步骤：

所述第一压缩机和所述第二压缩机保持待机，所述第一风机和所述第二风机保持运行；

所述电热元件启动，根据系统内的温度检测反馈进而调整加热功率。

7.根据权利要求3所述的一种高低温实验箱的控制方法，其特征在于，当单独做低温实验并且所述低温箱体的温度大于等于-20摄氏度时，包括以下步骤：

所述第二电磁阀关闭，所述第五电磁阀打开，所述第一压缩机关闭，所述第二压缩机持续工作，所述第二风机持续工作，等所述低温箱体达到指定温度时，所述第二压缩机停机。

8.根据权利要求3所述的一种高低温实验箱的控制方法，其特征在于，当单独做低温实验并且所述低温箱体的温度小于等于-20摄氏度时，包括以下步骤：

所述第二电磁阀关闭，所述第五电磁阀打开，所述第二压缩机保持运行，所述换热器低温调节单元保持运行；

所述第三电磁阀打开，所述第一电磁阀关闭，所述高温箱体温度调节单元启动，所述第一压缩机保持运行；

当低温箱体达到指定温度时，所述第一压缩机和所述第二压缩机关闭。

9.根据权利要求3所述的一种高低温实验箱的控制方法，其特征在于，当单独做低温实验并且所述低温箱体的温度小于等于60摄氏度时，包括以下步骤：

所述第三电磁阀关闭，所述第一电磁阀和所述第四电磁阀打开，所述第一风机和所述换热器高温调节单元保持运行，所述第一压缩机保持运行；

当高温箱体到达所述指定温度后，停止运行所述第一压缩机。

10.根据权利要求3所述的一种高低温实验箱的控制方法，其特征在于，当单独做低温实验并且所述低温箱体的温度大于等于60摄氏度时，包括以下步骤：

所述第三电磁阀关闭，所述第一电磁阀和所述第四电磁阀打开，所述第一风机和所述换热器高温调节单元保持运行，所述第一压缩机保持运行；

当高温箱体到达60摄氏度后，所述电热元件启动，通过系统对高温箱体温度的检测，系统进而调整所述电热元件加热功率，提升高温箱体温度。

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