CN106094948B - 一种低温恒温恒湿箱的温湿度控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种低温恒温恒湿箱的温湿度控制装置及方法，包括恒温恒湿外部控制单元和恒温恒湿内部控制单元及其间的气流通道，气流通道中安装加热器、蒸发器和扰流热交换激励风机；恒温恒湿内部控制单元为包括有可视窗口的试样门一起构成封闭的恒温恒湿单元，其内底部设扰流加湿风机和加湿水盒，加湿水盒的上盖为可关闭的百叶窗；恒温恒湿内部控制单元的上部设可调热湿交换口将其内外可控连通；恒温恒湿内部控制单元设有温度湿度测试探头和试样托盘，本发明关键是恒温恒湿单元独立运行，不与加热、冷却单元直接交联，且可与外部可控关联降湿。操作方法是先调温，再独立加湿，如过湿则打开可调热湿交换口与外部连通降湿。

Description

一种低温恒温恒湿箱的温湿度控制装置及方法

技术领域

本发明属于低温恒温恒湿箱技术领域，具体涉及低温恒温恒湿箱的温湿度控制装置及其控制方法。

背景技术

恒温恒湿箱广泛地应用于多种科技领域，在科研、医疗、保鲜和培养方面均具有广泛的应用。而这些领域中，相对湿度起到了至关重要的作用。

例如，相对湿度是影响果蔬组织贮藏期间冷害程度的因素之一，对于某些果蔬，在贮藏期间提高贮藏环境相对湿度，可以减轻其冷害的发生。在0℃下，黄瓜与辣椒在相对湿度100％的环境中果实表皮出现的冷害陷斑，较相对湿度为90％的要少；高湿度也有利于柠檬和香蕉的贮藏，减少其冷害的发生。

现有技术的恒温恒湿箱由于蒸发器温度与恒温恒湿箱温度存在结构上的交联关系，其在运行中存在10℃左右的大传热温差，当恒温恒湿箱设定温度为10℃以下时，由于温度过低加湿能力不足，同时加上蒸发器对恒温恒湿箱内空气中水分的凝结作用，使得其相对湿度很难达到高湿状态，对实验结果的准确性产生重大的不利影响。

发明内容

本发明的目的是，克服现有技术存在的蒸发器温度与恒温恒湿箱温度由于结构上的交联关系所造成的运行中存在10℃左右的传热温差的缺陷，提供一种强化传热、阻隔传质、可控关联的恒温恒湿箱装置及其使用方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种低温恒温恒湿箱的温湿度控制装置，包括恒温恒湿外部控制单元，其特征是，在恒温恒湿外部控制单元当中隔空固定有恒温恒湿内部控制单元，恒温恒湿内部控制单元和恒温恒湿外部控制单元之间的空间构成气流通道，气流通道中安装有加热器、蒸发器和扰流热交换激励风机；恒温恒湿内部控制单元的正面设置有试样门，试样门设有可视窗口；恒温恒湿内部控制单元的其余各面均由金属板无缝焊接，连同试样门一起构成一个封闭的恒温恒湿单元；恒温恒湿内部控制单元的内底部设置有处于同一水平面的扰流加湿风机和加湿水盒，加湿水盒的上盖为百叶窗，百叶窗的角度变动由设置在恒温恒湿外部控制单元上的加湿水盒旋钮连轴控制；恒温恒湿内部控制单元的内上部设置有可调热湿交换口，可调热湿交换口的开或关由设置在恒温恒湿外部控制单元上的可调热湿交换口旋钮连轴控制；加湿水盒旋钮、可调热湿交换口旋钮、加热器和蒸发器与恒温恒湿内部控制单元之间固定有一块隔板，隔板的下端部为回风口，隔板的上端部为出风口；在恒温恒湿内部控制单元的内上部有一侧设置有温度湿度测试探头；恒温恒湿内部控制单元的中间部位可放置试样托盘；整机设有电控制器，温度湿度测试探头与电控制器连接。

恒温恒湿内部控制单元的扰流加湿风机和加湿水盒专司恒温恒湿单元加湿，湿度达到要求后，由加湿水盒旋钮控制百叶窗关闭；若湿度过高，由可调热湿交换口旋钮控制可调热湿交换口开启，恒温恒湿内部控制单元与恒温恒湿外部控制单元之间的气流通道中相对冷干的气体与恒温恒湿内部控制单元的过湿气体经可调热湿交换***流，降低恒温恒湿内部控制单元中的湿度。作为冷源的蒸发器和热源的加热器处于恒温恒湿内部控制单元和恒温恒湿外部控制单元之间，由扰流热交换激励风机通过气流通道实现强制流动换热，通过恒温恒湿内部控制单元的壁部传热对恒温恒湿内部控制单元内部降温。

优选方案，温度湿度测试探头采用电子温度湿度传感器。

优选方案，所述回风口和出风口都设有导风栅。

优选方案，可调热湿交换口的开关装置采用绝热可活动的挡板构成。

优选方案，扰流热交换激励风机和扰流加湿风机都为轴流式风机。

优选方案，恒温恒湿内部控制单元由导热性能优良的金属薄板制成；恒温恒湿外部控制单元的表面设有隔热层结构。

优选方案，恒温恒湿外部控制单元在所述气流通道上的边角部位都设有圆弧形肋板。肋板既是恒温恒湿外部控制单元结构的加强肋，也是气流的导向板，可减少边角处产生漩涡，减少气流的动力损失。

优选方案，可调热湿交换口设有两个，另有一个在恒温恒湿内部控制单元的位于扰流加湿风机的下侧及扰流热交换激励风机前侧部位。

根据上述任一项的一种低温恒温恒湿箱的温湿度控制装置，对其进行温湿度控制的方法，其特征是，由于恒温恒湿内部控制单元和恒温恒湿外部控制单元各自相对独立封闭，又存在可控的关联，即采用恒温恒湿单元与制冷单元蒸发器及制热单元加热器相分离，相应地，控制的方法也相对独立和能够按需实行关联，具体步骤如下：

1)首先将实验样品放在恒温恒湿内部控制单元的试样托盘上，关闭试样门，此时加湿水盒的百叶窗和扰流加湿风机关闭，可调热湿交换口也关闭。

2)启动电控制器，通过温度湿度测试探头观察恒温恒湿单元内部的温湿度，设定好实验所需温度，启动扰流热交换激励风机，等待温度达到实验所需温度。

3)达到所需温度后，观察恒温恒湿单元内的湿度，若湿度低于实验所需湿度，启动扰流加湿风机，打开加湿水盒百叶窗，通过加湿水盒旋钮控制百叶窗的开启度来控制加湿快慢；若湿度高于实验所需湿度，关闭扰流加湿风机，关闭加湿水盒百叶窗，通过可调热湿交换口旋钮控制可调热湿交换口开启度，以控制排湿快慢；当温湿度都达到实验所需条件，开始实验；

4)实验结束后，清理恒温恒湿箱，试样托盘擦拭干净，保证恒温恒湿箱内部环境清洁，避免对下次实验产生影响。

本发明的有益效果是：

1、恒温恒湿箱为密封的独立单元，单元内的水蒸气不与外界进行传质，能保证恒温恒湿单元的高湿性能，尤其是低温高湿状态；

2、恒温恒湿箱的湿度和温度分别调整，容易控制，独立温控，温度的波动幅度小；

3、保证了恒温恒湿单元整体壁面温度的均匀，避免了局部温度低于露点产生凝结而影响温度控制；

4、回风口和出风口都设有导风栅，减少气流能量损失；

5、选用轴流式风机使气流较为分散，覆盖面积大，有利于加湿水盒的表面水分广泛蒸发；有利于气流通道换热普遍；

6、选用电子温度湿度传感器灵敏度高，测试准确。

附图说明

图1是本发明的一种实施例装置结构的原理示意图；

图2是本发明扰流加湿风机以及关闭的加湿水盒原理示意图；

图3是本发明扰流加湿风机以及开启45°的加湿水盒工作原理示意图；

图4是本发明扰流加湿风机以及开启90°的加湿水盒工作原理示意图；

图5为实施例可调热湿交换口的结构示意图；

图6为另一种实施例的结构示意图。

图中，恒温恒湿外部控制单元1；圆弧形肋板11；恒温恒湿内部控制单元2；试样门21；可视窗口22；可调热湿交换口23；挡板24；可调热湿交换口旋钮25；扰流热交换激励风机3；加热器31；蒸发器32；扰流加湿风机4；加湿水盒5；百叶窗51；加湿水盒旋钮52；隔板6；回风口61；出风口62；导风栅63；温度湿度测试探头7；试样托盘8；实验样品9。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方案对本发明作进一步描述。

实施例1：

如图1所示，一种低温恒温恒湿箱的温湿度控制装置，包括恒温恒湿外部控制单元1，在恒温恒湿外部控制单元1当中隔空固定有恒温恒湿内部控制单元2，恒温恒湿内部控制单元2和恒温恒湿外部控制单元1之间的空间构成气流通道，气流通道中安装有加热器31、蒸发器32、和扰流热交换激励风机3；恒温恒湿内部控制单元2的正面设置有试样门21，试样门设有可视窗口22；恒温恒湿内部控制单元2的其余各面均由导热性能优良的金属薄板无缝焊接，连同试样门21一起构成一个封闭的恒温恒湿单元；恒温恒湿内部控制单元2的内底部设置有处于同一水平面的扰流加湿风机4和加湿水盒5，加湿水盒5的上盖为百叶窗51，百叶窗51的角度变动由设置在恒温恒湿外部控制单元1上的加湿水盒旋钮52连轴控制；扰流热交换激励风机3和扰流加湿风机4都为轴流式风机；恒温恒湿内部控制单元2的内上部设置有可调热湿交换口23，可调热湿交换口23的开关装置采用绝热可活动的挡板24构成，可调热湿交换口23的开或关由设置在恒温恒湿外部控制单元1上的可调热湿交换口旋钮25连轴控制；加湿水盒旋钮52、可调热湿交换口旋钮25、加热器31和蒸发器32与恒温恒湿内部控制单元2之间固定有一块隔板6，隔板6的下端部为回风口61，隔板6的上端部为出风口62，回风口61和出风口62都设有导风栅63；在恒温恒湿内部控制单元2的内上部有一侧设置有温度湿度测试探头7，温度湿度测试探头7采用电子温度湿度传感器。恒温恒湿内部控制单元2的中间部位可放置试样托盘8；整机设有电控制器，温度湿度测试探头7与电控制器连接。恒温恒湿外部控制单元1的表面有隔热层结构。恒温恒湿外部控制单元1在所述气流通道上的边角部位都设有圆弧形肋板11。

恒温恒湿内部控制单元2的扰流加湿风机4和加湿水盒5专司恒温恒湿单元加湿，当电控制器提示恒温恒湿单元湿度达到要求后，由加湿水盒旋钮52控制百叶窗51关闭；若电控制器提示湿度过高，则由可调热湿交换口旋钮25控制可调热湿交换口23开启，恒温恒湿内部控制单元2与恒温恒湿外部控制单元1之间的气流通道中相对冷干的气体与恒温恒湿内部控制单元2中的过湿气体经可调热湿交换口23交流，降低恒温恒湿内部控制单元2中的湿度。作为冷源的蒸发器32和热源的加热器31处于恒温恒湿内部控制单元2和恒温恒湿外部控制单元1之间，由扰流热交换激励风机3通过气流通道实现强制流动换热，通过恒温恒湿内部控制单元2的壁部传热对恒温恒湿内部控制单元2内部调温。

扰流加湿风机以及开加湿水盒的工作状态如图2～4所示，其中，图2所示为百叶窗关闭，图3所示为百叶窗开启45°，图4所示为百叶窗全开。

可调热湿交换口的结构如图5所示。

为了提高气流的效率，在恒温恒湿内部控制单元2和恒温恒湿外部控制单元1之间的气流通道，应尽可能做到流道截面面积相等，并在所有的转角部位，都取圆弧过渡处理，以减少气流流速变动及在尖角处脱流，可减少旋涡产生所造成的动力损失。

为了提高制冷换热效果，恒温恒湿内部控制单元2的外表面可以增设若干纵向散热翅。

所有的旋钮既可以手动操作，也可以通过电控制器和相应的执行元件自动操作，例如用电磁执行元件或电动执行元件，使操作实现自动化。

实施例2：

对于上述任一项的一种低温恒温恒湿箱的温湿度控制装置所进行的温湿度控制的方法，考虑到结构特性，由于恒温恒湿内部控制单元2和恒温恒湿外部控制单元1各自相对独立封闭，又存在可控的关联，即采用恒温恒湿单元与制冷单元蒸发器32及制热单元加热器31相分离，相应地，控制的方法也相对独立和能够按需实行精确关联操作，具体步骤如下：

1)首先将实验样品9放在恒温恒湿内部控制单元2的试样托盘8上，关闭试样门21，此时加湿水盒5的百叶窗51和扰流加湿风机4关闭，可调热湿交换口23也关闭。

2)启动电控制器，通过温度湿度测试探头7观察恒温恒湿单元内部的温湿度，设定好实验所需温度，启动扰流热交换激励风机3，等待温度达到实验所需温度。

3)达到所需温度后，观察恒温恒湿单元内的湿度，若湿度低于实验所需湿度，启动扰流加湿风机4，打开加湿水盒的5百叶窗51，通过加湿水盒旋钮52控制百叶窗51的开启度来控制加湿快慢；若湿度高于实验所需湿度，关闭扰流加湿风机4，关闭加湿水盒5百叶窗51，通过可调热湿交换口旋钮25控制可调热湿交换口23的开启度，以控制排湿快慢；当温湿度都达到实验所需条件，开始实验。

4)实验结束后，清理恒温恒湿箱，试样托盘8擦拭干净，保证恒温恒湿箱内部环境清洁，避免对下次实验产生影响。

实施例3：将可调热湿交换口23设置两个，包括实施例1所说的一个，还有一个在恒温恒湿内部控制单元2的位于扰流加湿风机4的下侧及扰流热交换激励风机3前侧部位，两个可调热湿交换口23同时打开，使气流形成所谓的穿堂风效应，避免恒温恒湿内部控制单元2的内部由于负压造成排气不畅，加快恒温恒湿单元内的湿气与气流通道中相对冷干的气体快速交换。两个可调热湿交换口23同时关闭，则恒温恒湿内部控制单元2又恢复对外封闭状态，其余结构同实施例1。如图6所示。

本发明一种低温恒温恒湿箱的温湿度控制装置以及调节方法，结构特征包括恒温恒湿箱为密封的独立单元，能保证恒温恒湿箱的湿度不受干扰，单元内的水蒸气不与外界进行传质，能保证恒温恒湿单元的高湿性能，以及独立温控，温度的波动幅度小等优点。本领域的技术人员如果对上述发明内容作简单的修改或替换，这样的改变不能认为是脱离本发明的范围，所有这样对所属领域的技术人员显而易见的修改将包括在本发明的权利要求的范围之内。

Claims (9)

1.一种低温恒温恒湿箱的温湿度控制装置，包括恒温恒湿外部控制单元，其特征是，在恒温恒湿外部控制单元当中隔空固定有恒温恒湿内部控制单元，恒温恒湿内部控制单元和恒温恒湿外部控制单元之间的空间构成气流通道，气流通道中安装有加热器、蒸发器和扰流热交换激励风机；恒温恒湿内部控制单元的正面设置有试样门，试样门设有可视窗口；恒温恒湿内部控制单元的其余各面均由金属板无缝焊接，连同试样门一起构成一个封闭的恒温恒湿单元；恒温恒湿内部控制单元的内底部设置有处于同一水平面的扰流加湿风机和加湿水盒，加湿水盒的上盖为百叶窗，百叶窗的角度变动由设置在恒温恒湿外部控制单元上的加湿水盒旋钮连轴控制；恒温恒湿内部控制单元的内上部设置有可调热湿交换口，可调热湿交换口的开或关由设置在恒温恒湿外部控制单元上的可调热湿交换口旋钮连轴控制；加湿水盒旋钮、可调热湿交换口旋钮、加热器和蒸发器与恒温恒湿内部控制单元之间固定有一块隔板，隔板的下端部为回风口，隔板的上端部为出风口；在恒温恒湿内部控制单元的内上部有一侧设置有温度湿度测试探头；恒温恒湿内部控制单元的中间部位可放置试样托盘；整机设有电控制器，温度湿度测试探头与电控制器连接。

2.根据权利要求1所述的一种低温恒温恒湿箱的温湿度控制装置，其特征是，温度湿度测试探头采用电子温度湿度传感器。

3.根据权利要求1或2所述的一种低温恒温恒湿箱的温湿度控制装置，其特征是，所述回风口和出风口都设有导风栅。

4.根据权利要求3所述的一种低温恒温恒湿箱的温湿度控制装置，其特征是，可调热湿交换口的开关装置采用绝热可活动的挡板构成。

5.根据权利要求4所述的一种低温恒温恒湿箱的温湿度控制装置，其特征是，扰流热交换激励风机和扰流加湿风机都为轴流式风机。

6.根据权利要求5所述的一种低温恒温恒湿箱的温湿度控制装置，其特征是，恒温恒湿内部控制单元由导热性能优良的金属薄板制成；恒温恒湿外部控制单元的表面设有隔热层结构。

7.根据权利要求6所述的一种低温恒温恒湿箱的温湿度控制装置，其特征是，恒温恒湿外部控制单元在所述气流通道上的边角部位都设有圆弧形肋板。

8.根据权利要求7所述的一种低温恒温恒湿箱的温湿度控制装置，其特征是，所述可调热湿交换口设有两个，另有一个在恒温恒湿内部控制单元的位于扰流加湿风机的下侧及扰流热交换激励风机前侧部位。

9.采用权利要求1至8中任一项所述的一种低温恒温恒湿箱的温湿度控制装置进行温湿度控制的方法，其特征是，由于恒温恒湿内部控制单元和恒温恒湿外部控制单元各自相对独立封闭，又存在可控的关联，即采用恒温恒湿单元与制冷单元蒸发器及制热单元加热器相分离，相应地，控制的方法也相对独立和能够按需实行关联，具体步骤如下：

1)、首先将实验样品放在恒温恒湿内部控制单元的试样托盘上，关闭试样门，此时加湿水盒的百叶窗和扰流加湿风机关闭，可调热湿交换口也关闭；

2)、启动电控制器，通过温度湿度测试探头观察恒温恒湿单元内部的温湿度，设定好实验所需温度，启动扰流热交换激励风机，等待温度达到实验所需温度；

3)、达到所需温度后，观察恒温恒湿单元内的湿度，若湿度低于实验所需湿度，启动扰流加湿风机，打开加湿水盒百叶窗，通过加湿水盒旋钮控制百叶窗的开启度来控制加湿快慢；若湿度高于实验所需湿度，关闭扰流加湿风机，关闭加湿水盒百叶窗，通过可调热湿交换口旋钮控制可调热湿交换口开启度，以控制排湿快慢；当温湿度都达到实验所需条件，开始实验；

4)、实验结束后，清理恒温恒湿箱，试样托盘擦拭干净，保证恒温恒湿箱内部环境清洁，避免对下次实验产生影响。