CN203364526U

CN203364526U - 一种适用于环境测试的露点控制系统

Info

Publication number: CN203364526U
Application number: CN 201320285294
Authority: CN
Inventors: 程峰; 赵云飞; 张振兴
Original assignee: QINGDAO ZHONGHE LABORATORY TECHNOLOGY EQUIPMENT Co Ltd
Current assignee: Qingdao Zhongyi Monitoring Co ltd
Priority date: 2013-05-20
Filing date: 2013-05-20
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2023-05-20

Abstract

本实用新型公开了一种适用于环境测试的露点控制系统，包括制冷模块、换热控制模块和数据采集控制模块；在换热控制模块中设置有热交换容器、热介质循环泵和内置于环境箱中的换热器，在热交换容器中填充有换热介质，所述换热介质在热介质循环泵的作用下在热交换容器与换热器之间循环流动；所述制冷模块连接热交换容器，对换热介质进行温度控制；在所述环境箱中设置有环境参数检测装置，在热交换容器中设置有用于检测换热介质温度的温度传感器，所述数据采集控制模块采集环境参数检测装置和温度传感器输出的检测信号，生成控制信号输出至制冷模块，对制冷模块的运行状态进行控制。本实用新型的露点控制系统可以有效防止产生结露，提高制冷效果。

Description

一种适用于环境测试的露点控制系统

技术领域

本实用新型属于环境测试技术领域，具体地说，是涉及一种用于防止环境测试装置中的换热装置结霜/结露的控制系统。

背景技术

在传统的环境测试装置中，例如各类恒温恒湿箱、环境试验箱、培养箱等，都是直接将制冷模块的制冷盘管或者制冷器件内置于箱体（以下统称为环境箱）中，实现对环境箱内温度的有效控制。但是，由于制冷盘管或者制冷器件无法进行自身温度控制，从而导致制冷盘管或者制冷器件容易在环境箱内部的制冷区域结霜或结露，从而严重影响了环境测试装置中温、湿度控制系统的正常运行，使得温、湿度控制出现大幅度波动，不仅影响了控制结果，甚至会导致控制失效。另外，在某些精度要求高的实验分析中，例如采用环境箱测定板材甲醛挥发量的实验测试中，如果环境箱内有结露产生，由于测定过程中的污染物（如甲醛、氨气等）极易溶解于水中，因此会对检测结果产生较大的影响，导致检测结果不准确。

当环境箱内出现结霜或者结露现象时，传统的控制策略是采用间歇控制方式，首先启动除霜系统进行除霜，并且在除霜过程中需要停止制冷模块运行，待除霜结束后，再进行制冷控制。这种控制方式不仅降低了温控效率，而且需要消耗大量的电能，既浪费能源，同时温度控制的波动也很大。

发明内容

本实用新型为了解决现有环境测试装置在制冷控制过程中易出现结霜、结露现象，进而导致温湿度控制系统控制失效或者影响检测结果的问题，提出了一种适用于环境测试的露点控制系统，通过对环境测试装置中的换热器进行温度控制，使其表面温度始终处于空气的露点温度以上，从而彻底杜绝了结露、结霜现象的发生。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种适用于环境测试的露点控制系统，包括制冷模块、换热控制模块和数据采集控制模块；在所述换热控制模块中设置有热交换容器、热介质循环泵和换热器，在所述热交换容器中填充有换热介质，所述换热介质在热介质循环泵的作用下在热交换容器与换热器之间循环流动，所述换热器内置于环境测试装置的环境箱内；所述制冷模块连接热交换容器，对换热介质进行温度控制；在所述环境箱中设置有环境参数检测装置，在热交换容器中设置有用于检测换热介质温度的温度传感器，所述数据采集控制模块采集环境参数检测装置和温度传感器输出的检测信号，生成控制信号输出至制冷模块，对制冷模块的运行状态进行控制。

进一步的，在所述制冷模块中设置有制冷盘管或者制冷器件，所述制冷盘管或者制冷器件插入在热交换容器的换热介质中。

又进一步的，在所述制冷模块中还设置有压缩机，通过冷媒循环管路连接所述的制冷盘管或者制冷器件，使冷媒在压缩机与制冷盘管或者制冷器件之间循环流动。

为了加快空气流动的速率，提高热交换效率，在所述制冷模块中还设置有用于推动空气流动的风扇。

优选的，在所述环境参数检测装置中设置有分别用于检测环境箱内环境温度、湿度和气压的温度传感器、湿度传感器和压力传感器，通过对环境箱内的温度、湿度和气压进行综合检测，以计算出合理的露点温度，彻底杜绝环境箱内换热器的结霜、结露问题。

再进一步的，所述热交换容器优选采用不锈钢材料制成容器壳体，盛装换热介质；在容器壳体的外部包覆有保温层，以避免容器内的换热介质与外界大气进行热交换，影响控制效果。

优选的，所述换热介质优选采用防冻液，以确保换热介质在低温环境下仍能保持流动状态。

优选的，所述保温层优选采用聚氨酯、泡沫、玻璃或者膨胀珍珠岩等防火材料制成。

更进一步的，在所述数据采集控制模块中设置有模数转换器和微处理器，所述模数转换器连接环境参数检测装置和温度传感器，接收环境参数检测装置和温度传感器输出的检测信号并转换成数字信号后，传输至所述的微处理器，通过微处理器生成控制信号输出至所述的制冷模块。

作为对制冷模块的一种优选控制方式，所述微处理器输出控制信号至一开关元件的控制端，所述开关元件的开关通路串联在制冷模块的供电回路中，通过对制冷模块进行开关控制，以控制热交换容器中的换热介质的温度始终保持在露点温度以上。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的露点控制系统采用主动控温方式，将制冷模块与环境箱隔离，对环境箱内的温度实现间接控温，不仅可以精确地控制环境箱内换热器的温度始终大于露点温度，避免了在高湿环境下换热器表面结露现象的产生，而且可以显著提高制冷效果，提升检测精度与检测灵敏度，适合应用在各类环境制冷装置中，以降低能耗，提高效率。

结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本实用新型所提出的适用于环境测试的露点控制系统的一种实施例的系统架构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地说明。

实施例一，参见图1所示，本实施例的适用于环境测试的露点控制系统包括制冷模块A、换热控制模块B和数据采集控制模块C等主要组成部分。其中，换热控制模块B用于隔离制冷模块A与环境箱12，以实现对环境箱12内温度的准确控制。在所述换热控制模块B中，主要设置有热交换容器1、热介质循环泵2和换热器3。在热交换容器1中填充有换热介质4，所述换热介质4应选择防腐蚀的液体类的换热介质，例如低温防冻液，以确保其在较低的环境温度下仍能保持流动。例如：可以采用70%的乙二醇和30%的纯水配合形成所述的换热介质4，进而能够控制环境箱12内的温度在-40℃以下，满足各种测试需求。为了提高防腐防垢的效果，还可以进一步添加苯甲酸钠、三乙醇胺等试剂，以提高换热效果。将所述热交换容器1通过管路5连通换热器3，并将换热器3内置于环境测试装置的环境箱12内。在管路5中连接所述的热介质循环泵2，利用热介质循环泵2驱动换热介质4在热交换容器1与换热器3之间循环流动，从而吸收环境箱12内的空气温度，实现对环境箱12内温度的有效控制。

作为所述热交换容器1的一种优选设计方式，本实施例采用不锈钢制作容器的箱体，以避免被换热介质4锈蚀。在不锈钢箱体的外部包覆保温层，优选采用聚氨酯、泡沫、玻璃或者膨胀珍珠岩等防火材料制成，以对热交换容器1内的换热介质4进行保温处理，避免换热介质4与外界大气进行热交换，影响控制效果。

当换热介质4吸收了环境箱12内的温度后，换热介质4的温度升高。为了降低换热介质4的自身温度，以确保环境箱12内热交换的持续进行，本实施例将热交换容器1连接制冷模块A，利用制冷模块A对换热介质4降温，实现温度控制。作为本实施例的一种优选设计方案，所述制冷模块A优选采用压缩机6、风扇7和制冷盘管8（或制冷器件）等部分组成，参见图1所示。其中，压缩机6通过冷媒循环管路9连通制冷盘管8，驱动冷媒在制冷盘管8与压缩机6之间循环流动，并实现对冷媒的降温液化。将制冷盘管8内置于热交换容器1中，并插入到换热介质4中，以实现对换热介质4的降温控制。

为了加快空气流动，提高制冷效果，本实施例在制冷模块A中设置风扇7，优选安装在靠近压缩机6的位置处，以推动压缩机6和冷媒循环管路9周围的空气快速流动，提高热交换效率。

为了对环境箱12内的温度实现准确控制，本实施例在所述环境箱12中设置环境参数检测装置10，并在热交换容器1中设置温度传感器11，将所述温度传感器11插入到换热介质4中，用于对换热介质4的温度进行检测。

为了实现对环境箱12内露点温度的准确计算，本实施例优选在所述环境参数检测装置10中设置温度传感器、湿度传感器和压力传感器，通过三种传感器分别对环境箱12内的空气温度、湿度和气压进行综合检测，以计算出合理的露点温度，彻底杜绝环境箱12内换热器3的结霜、结露问题。

将环境箱12内的环境参数检测装置10以及热交换容器1中的温度传感器11采集输出的检测信号传输至数据采集控制模块C，利用数据采集控制模块C生成控制信号，输出至制冷模块A，实现对制冷模块A运行状态的实时控制。

作为所述数据采集控制模块C的一种优选设计方案，本实施例在所述数据采集控制模块C中主要设置有模数转换器ADC和微处理器MCU，如图1所示。其中，通过模数转换器ADC连接环境参数检测装置10和温度传感器11，采集环境参数检测装置10检测输出的环境温度信号、湿度信号和压力信号以及温度传感器11检测输出的换热介质4的温度信号，进而将四路检测信号转换成相应的数字信号后，输出至微处理器MCU。所述微处理器MCU利用接收到的环境温度信号、湿度信号和压力信号，计算出当前环境箱12内的露点温度，作为换热介质4的临界温度值，控制制冷模块A的运行状态，使换热介质4的温度始终低于计算出的临界温度值，由此保证内置于环境箱12内的换热器3周围不会出现结霜、结露现象。

作为对制冷模块A运行状态的一种简单控制方式，本实施例优选采用开关控制方式，通过控制制冷模块A启动或者关机，来达到控制换热介质4温度的设计目的。

为了实现上述设计目的，本实施例优选在压缩机6的供电回路中串联一开关元件（例如晶体管、可控硅、继电器等），具体将开关元件的开关通路串联在压缩机6的供电回路，利用开关元件的控制端接收微处理器MCU输出的控制信号，通过控制所述开关元件通断，进而切断或者连通压缩机6的供电回路，实现对压缩机6的开关机控制。

举例说明：

假设在环境箱12内的温度为20℃、湿度为50%，压力为1个大气压的条件下，设置控制环境箱温度为5℃，50%的湿度，则必须通过制冷模块A进行降温。

传统控制方法是：通过制冷模块A（如压缩机、半导体制冷片等），利用制冷盘管8作为交换器，直接放置于环境箱12内进行热交换。而制冷盘管8的温度无法控制，从而导致制冷盘管8及其周围的温度可能降到露点温度以下，造成制冷盘管8结霜或者结露，进而影响制冷效率和控温效果，导致检测结果不准确。

采用本实施例所提出的露点控制系统，其控制方法是：首先通过数据采集控制模块C采集环境箱12内部的环境参数检测装置10检测输出的温度信号、湿度信号和压力信号；然后，通过数据采集控制模块C自动计算出当前环境箱12内的露点温度，即9.3℃。因此，可以把大于9.3℃的温度值设定为热交换容器1中换热介质4的临界温度值。通过数据采集控制模块C输出控制信号至制冷模块A，控制压缩机6启动运行，并实时检测热交换容器1中换热介质4的温度；当换热介质4的温度低于或者等于计算出的露点温度（即临界温度值）时，数据采集控制模块C立即输出控制信号，控制制冷模块A中的压缩机6停止运行，以避免换热介质4的温度过低，导致环境箱12内的换热器周围出现结露现象。

需要说明的是：在整个温控过程中，环境箱12内的温度是在实时变化的，由于不同环境温度所对应的露点温度不同，因此通过数据采集控制模块C计算出来的露点温度（即换热介质4的临界温度值）也是在不断变化的。环境温度越低，所对应的露点温度也越低，因此，采用本实施例所提出的控制方法同样可以控制环境箱12内的温度到达5℃的设定温度，同时保证环境箱12内不会出现结霜或者结露现象，由此确保了检测结果的准确性，且提高了制冷效率及温控效果。

本实施例通过设计一套高效率的换热系统，有效控制了环境箱内的换热器件的温度大于露点温度，主动控温、有效预防了结霜和结露的产生，实现了制冷控制中的高精度控温，适合应用在目前所有的环境测试装置中。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种适用于环境测试的露点控制系统，其特征在于：包括制冷模块、换热控制模块和数据采集控制模块；在所述换热控制模块中设置有热交换容器、热介质循环泵和换热器，在所述热交换容器中填充有换热介质，所述换热介质在热介质循环泵的作用下在热交换容器与换热器之间循环流动，所述换热器内置于环境测试装置的环境箱内；所述制冷模块连接热交换容器，对换热介质进行温度控制；在所述环境箱中设置有环境参数检测装置，在热交换容器中设置有用于检测换热介质温度的温度传感器，所述数据采集控制模块采集环境参数检测装置和温度传感器输出的检测信号，生成控制信号输出至制冷模块，对制冷模块的运行状态进行控制。

2.根据权利要求1所述的适用于环境测试的露点控制系统，其特征在于：在所述制冷模块中设置有制冷盘管或制冷器件，所述制冷盘管或制冷器件插入在热交换容器的换热介质中。

3.根据权利要求2所述的适用于环境测试的露点控制系统，其特征在于：在所述制冷模块中还设置有压缩机，通过冷媒循环管路连接所述的制冷盘管或制冷器件。

4.根据权利要求3所述的适用于环境测试的露点控制系统，其特征在于：在所述制冷模块中还设置有用于推动空气流动的风扇。

5.根据权利要求1所述的适用于环境测试的露点控制系统，其特征在于：在所述环境参数检测装置中设置有分别用于检测环境箱内环境温度、湿度和气压的温度传感器、湿度传感器和压力传感器。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的适用于环境测试的露点控制系统，其特征在于：所述热交换容器采用不锈钢材料制成容器壳体，盛装换热介质；在容器壳体的外部包覆有保温层。

7.根据权利要求6所述的适用于环境测试的露点控制系统，其特征在于：所述换热介质为防冻液。

8.根据权利要求6所述的适用于环境测试的露点控制系统，其特征在于：所述保温层由聚氨酯、泡沫、玻璃或者膨胀珍珠岩材料制成。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的适用于环境测试的露点控制系统，其特征在于：在所述数据采集控制模块中设置有模数转换器和微处理器，所述模数转换器连接环境参数检测装置和温度传感器，接收环境参数检测装置和温度传感器输出的检测信号并转换成数字信号后，传输至所述的微处理器，通过微处理器生成控制信号输出至所述的制冷模块。

10.根据权利要求9所述的适用于环境测试的露点控制系统，其特征在于：所述微处理器输出控制信号至一开关元件的控制端，所述开关元件的开关通路串联在制冷模块的供电回路中。