專利名稱：可控溫的蒸氣壓縮式制冷低溫試驗腔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種實驗室中對產(chǎn)品進行低溫性能試驗的可控溫的低溫設(shè)備，特別是采用蒸氣壓縮制冷方式，通過制冷元件蒸發(fā)器對腔體實行降溫的低溫試驗腔。
這種低溫試驗腔主要由制冷壓縮機、冷疑器、干燥過濾器、毛細管、蒸發(fā)器、腔體、控溫器、裝在腔體內(nèi)的溫度傳感器和電加熱器組成。溫度傳感器和電加熱器都與控溫器電氣相連接。這種低溫試驗腔的腔體有時根據(jù)被測試對象的要求做成長槽形而稱為低溫試驗槽，除此之外，其他的原理結(jié)構(gòu)基本相同。
這種低溫試驗腔開始工作時，制冷劑經(jīng)壓縮機壓縮進入冷凝器，放出蒸發(fā)潛熱后冷凝成高壓制冷劑液體，由干燥過濾器過濾后，再經(jīng)毛細管節(jié)流減壓，進入蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)，吸收蒸發(fā)潛熱后，又變?yōu)榈蛪褐评鋭┱魵?，?jīng)吸氣管返回壓縮機完成制冷循環(huán)。蒸發(fā)器作為直接制冷元件，放出的冷量使腔內(nèi)溫度不斷下降，溫度傳感器把測得的溫度信號傳給控溫器，當溫度降到比控溫器的設(shè)定溫度略低一個小差值時，控溫器打開電加熱器開始對低溫試驗腔加熱。設(shè)計時選用的電加熱器功率必須大于制冷功率百分之五十以上，以便足以抵消制冷功率還有富余。在電加熱器的加熱下，腔內(nèi)溫度又開始回升，當溫度上升到比設(shè)定溫度略高一個小差值時，控溫器又關(guān)斷電加熱器，于是溫度又重新下降。如此反復(fù)開、斷，使低溫試驗腔溫度在設(shè)定溫度上下一個小差值范圍內(nèi)波動，達到控制溫度的目的。溫度波動范圍的上下值之差稱之為變差。低溫試驗腔的變差一般要求在0．3℃以下。
這樣小的變差，不可能采用以控溫器直接控制制冷壓縮機斷續(xù)工作的方式來做到，盡管這樣可以省去電加熱器。這是因為小變差的工作方式將使制冷壓縮機過于頻繁地停機和起動。即便是小型制冷壓縮機，停機后再次起動至少也要3分鐘以后，頻繁起動將因起動電流過大而燒毀壓縮機電機。如果肯加大溫度變差，比如4℃以上，則可以用制冷壓縮機斷續(xù)工作制冷的方法控溫，比如商用冰箱和冷柜。但如此大的變差可以貯藏食品，卻不能滿足試驗儀器的要求。所以目前的低溫試驗腔還只能用電加熱器抵消制冷功率的辦法來控溫。它的優(yōu)點是變差小，但不足之處是功率的浪費。另外，也由于制冷壓縮機時刻與加熱功率相抗衡而一直處于滿負荷工作狀態(tài)，這種狀態(tài)對制冷壓縮機的工作壽命是有影響的，滿負荷工作狀態(tài)的震動和噪聲也比輕負荷狀態(tài)要大得多。
本實用新型的目的在于提供一種功率消耗低，震動和噪聲小，控溫精度高的低溫試驗腔。
為達到上述目的，本實用新型采用的方案是，通過控溫器直接對低溫試驗腔的制冷量進行控制。換言之，就是取消電加熱器，通過控溫器直接控制進入制冷元件蒸發(fā)器的制冷劑流量。具體做法是，在干燥過濾器與毛細管之間加一個由控溫器控制的電磁閥，電磁閥的進液管與干燥過濾器連接，出液管與毛細管連接，控溫器通過電磁閥控制對蒸發(fā)器的制冷劑供給，達到控制冷量的目的。采用小型電磁閥是好的選擇，因為小電磁閥關(guān)斷后剩余積液少。這種小型電磁閥的額定功率一般只有幾瓦，開斷電流很小，可省去原先開斷電加熱器的中間繼電器。另外，在電磁閥關(guān)閉的間歇時間，制冷工作近于停止，制冷壓縮機盡管仍然運轉(zhuǎn)，但其負荷大為減小，約為滿負荷工作的一半，這是因為其排氣量劇減使排氣溫度大為下降。因為冷凝器有較大的熱容量。當電磁閥又打開，開始短促制冷時，其溫度不會立即上升很高。所以冷凝器總的平均溫度會低于原先的溫度。排氣壓力與冷凝溫度成正比，因此制冷壓縮機處于排氣壓力低的輕快運行狀態(tài)，耗電降低，震動和噪聲也隨之下降。
要說明的是，原先的低溫試驗腔考慮到電加熱器的熱慣性，設(shè)計時控溫器是帶有PID調(diào)節(jié)功能的。而蒸發(fā)器也有一定的“冷慣性”，所以本實用新型的控溫器也應(yīng)該帶有PID調(diào)節(jié)功能。為了進一步提高精度，須在腔體內(nèi)安裝一個小功率電加熱器，它與原先的電加熱器有本質(zhì)區(qū)別，首先，它的功率只有原先的十分之一左右，它是用來進一步抵消蒸發(fā)器的“冷慣性”造成的過沖的。其次，它一直通電加熱而不是不停開、斷的。而且是當腔體內(nèi)溫度下降到控溫范圍后才開始加熱的。
還要說明的是，對于要獲得低于負36℃以下的低溫，制冷部分一般做成復(fù)疊式制冷，這時電磁閥應(yīng)安裝在中間換熱裝置冷凝蒸發(fā)器后的過濾器與毛細管之間，冷凝蒸發(fā)器是前一級的蒸發(fā)器和后一級的冷凝器，它用前一級蒸發(fā)器制冷后一級冷凝器。也就是說電磁閥接后一級的冷凝器后面的過濾器。這時電磁閥后面的毛細管當然還是通向用來制冷低溫試驗腔的蒸發(fā)器的。
綜上所述，采用改進方案的低溫試驗腔的總電能消耗降為原先的百分之四十左右，壓縮機運行狀態(tài)好、震動小、噪聲低、控溫精度高。增加了電磁閥但省去電加熱器和中間繼電器，成本不會提高。
以下結(jié)合附圖
和實施例對本實用新型作進一步詳細說明，附圖為本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)剖視圖。
腔體[2]內(nèi)裝有制冷元件蒸發(fā)器[1]和溫度傳感器[4]。溫度傳感器[4]將測得腔內(nèi)的溫度信號傳給控溫器[3]，電磁閥[5]的電磁線圈與控溫器[3]電氣連接，受其控制。制冷壓縮機[9]的排氣管通往冷凝器[7]，冷凝器[7]的出液管接干燥過濾器[8]，干燥過濾器[8]另一端接電磁閥[5]的進液管，電磁閥[5]的出液管與毛細管[6]相通，毛細管[6]另一端通蒸發(fā)器[1]，蒸發(fā)器[1]的回氣管通制冷壓縮機[9]的吸氣管。保溫層[11]包在腔體[2]外面。小功率電加熱器[10]的發(fā)熱部分在腔體[2]內(nèi)，小功率加熱器[01]的功率約為制冷功率的十分之一左右，它的作用是為了抵消蒸發(fā)器[1]的“冷慣性”，它是在降溫到達控溫范圍后一直加熱的，而不是斷續(xù)加熱?？販仄鱗3]根據(jù)溫度傳感器[4]測得的溫度信號控制電磁閥[5]對蒸發(fā)器[1]的制冷劑供給量，達到控制蒸發(fā)器[1]制冷量的目的。圖中小箭頭標示制冷劑的循環(huán)走向。制冷循環(huán)過程與原先過程是一樣的，不再重復(fù)敘述。如果是復(fù)疊式制冷形式，則冷凝器[7]不是由風(fēng)扇冷卻，而是與前級制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器做成可互相熱交換的一體，由前級蒸發(fā)器冷卻。為了簡單明了起見，前級制冷系統(tǒng)就不在圖上表示了。
對于將包括蒸發(fā)器[1]在內(nèi)的制冷部分做成一個組合，又將腔體[2]保溫層[11]等做成另一個組合的分體式低溫試驗腔而言，同樣可以采用本實用新型的方案。這時將電磁閥[5]放在制冷部分，將溫度傳感器[4]和小功率電加熱器[10]放在腔體[2]部分比較好。至于控溫器[3]則放在哪一部分都可以，控溫器[3]與電磁閥[5]和小功率加熱器[10]的電氣連接采用接插件組的辦法。蒸發(fā)器[1]可以投放到腔體[2]內(nèi)，又可以取出。體積大的低溫試驗腔做成分體式特別適宜。因為它便于實驗室擺放和運輸。
權(quán)利要求1.一種由腔體、蒸發(fā)器、制冷壓縮機、冷凝器、干燥過濾器、毛細管、溫度傳感器和控溫器組成的可控溫的蒸氣壓縮式制冷低溫試驗腔，其特征在于它在冷凝器[7]后的干燥過濾器[8]后面接有一個電磁閥[5]，電磁閥[5]的進液口接干燥過濾器[8]而出液口接毛細管[6]，控溫器[3]根據(jù)溫度傳感器[4]測得的試驗腔內(nèi)溫度來控制電磁閥[5]對蒸發(fā)器[1]的制冷劑供給量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控溫的蒸氣壓縮式制冷低溫試驗腔，其特征在于在腔體[2]內(nèi)還裝有一個小功率電加熱器[10]，它的功率為制冷功率的百分之五到百分之十五。
專利摘要本實用新型公開了一種蒸氣壓縮式制冷低溫試驗腔,它采用控溫器(3)直接控制電磁閥(5)來控制供給蒸發(fā)器(1)的制冷劑的量,達到控制低溫試驗腔溫度的目的,而不是用控溫器(3)控制電加熱器抵消制冷量的方式去控制溫度。能節(jié)省一半電能消耗,減輕制冷壓縮機(9)的運行負荷,減小儀器的振動和噪聲,提高控溫精度。
文檔編號G01N25/00GK2416505SQ0021655
公開日2001年1月24日 申請日期2000年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月23日
發(fā)明者崔靖 申請人:崔靖