[发明专利]全天候宽温带精密温度控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及制冷与人机环境工程技术领域，具体涉及一种应用在-60～70℃的宽温带气候条件的精密调节温度的控制系统。

背景技术

飞机、舰船的电子仓室，通讯、监测、预警、制导等功能的机动车辆、舰船或运载工具，激光装置等光电系统等，通常都有全天候、宽温区工作的需求，常常具有热流密度大或热流量大的特点，必须使用人机环境控制设备为其提供合适的工作环境温度，以保障其安全、可靠、高效和准确地工作；甚至要求很高的温度控制精度和很快的降温速率，以提高其工作的稳定性、可靠性、准确性、机动性和效率。

曾经使用的以热电制冷为冷热源的温度控制系统存在有工作温区窄、启动速度慢、效率低的局限，不能满足宽温区精密控温以及快速启动的需求。

机械制冷具有制冷量调节范围宽、降温速度快、能效水平高，在较宽的环境温度变化范围工作可靠的优点。但在较低的外界环境温度下进行制冷时，其经济性和可靠性不佳。当环境温度更低时，甚至需要供热为被控对象调节工作环境温度。

发明内容

本发明提供一种可靠性好、模块化程度高、使用维护便捷的全天候宽温带精密温度控制方法及系统，以满足全天候、宽温区工作、具有大热流量和高热流密度特点的光、电设备与仪器的环境控制需要，能够在-60～70℃的宽环境温度范围内实现局部环境温度的精密控制，保证被控对象安全、可靠、稳定、高效和准确地运行。

本发明采用如下技术方案

本发明全天候宽温带精密温度控制系统，其特点是系统构成包括：

冷热源模块，其由机械制冷单元、风冷冷却单元和电热单元构成；

冷媒回路，其以液体泵作为冷媒循环的驱动源，储液器中冷媒依次经液体泵、具有微通道的热沉和三通阀)，在三通阀的出口端经两条并联支路的某一通路，后经主回路的电热模块回流至储液器中；所述的两条并联支路，一路是经三通阀出口A的机械制冷单元通道、另一路是经三通阀出口B的风冷冷却单元通道；

测控系统，其由冷媒温度传感器、被控对象温度传感器、环境温度传感器和以微处理器为控制中心的测控单元组成；

将-60～70℃的宽温带分解为制冷区、风冷区和供热区，所述测控系统根据实时运行状态分区控制为不同的三种工作模式，所述三种工作模式分别是在所述制冷区启动机械制冷工作模式，在所述风冷区切换为风冷冷却工作模式，在所述供热区切换为电热工作模式。

本发明全天候宽温带精密温度控制系统的结构特点也在于：

所述机械制冷单元采用蒸气压缩式制冷结构，按制冷剂的流向依次设置压缩机、具有变频调速风机的冷凝器组件、干燥过滤器、节流机构、蒸发冷却器和气液分离器，所述气液分离器的出口端与压缩机进口端连接，构成机械制冷循环系统；以所述变频调速风机作为调节机构，以适应环境温度变化及热负荷变化。

所述风冷冷却单元采用气液热交换器，由变频调速风机驱动空气强制对流，冷媒在气液热交换器中与空气完成热交换；以所述变频调速风机调节所述气液热交换器的换热能力，以适应环境温度变化及热负荷变化。

所述电热单元由并联设置的供热主电热器和副电热器组成；以所述副电热器在三种工作模式中执行冷媒的温度精调，实现精密温度控制。

在所述测控系统中采用可精密调温的串级控制方式，以副电热器作为串级控制的内环执行器，以被控对象温度传感器检测的被控对象温度信号t2为主参数，以冷媒温度传感器检测的冷媒温度t1为副参数，设置电量控制器调节所述副电热器产生的电热量，精密控制被调对象温度。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明采用机械制冷、风冷冷却和电热供热三种工作模式，采用串级控制方式精调冷媒温度，可以精密控制被控对象工作温度。

2、本发明所使用的三种工作模式可以实现全天候、-60～70℃的宽温带自动温度控制，确保被控系统稳定、可靠、准确、高效运行。

3、本发明的控温范围宽，使用效果明显优于热电制冷；由于采用了风冷工作模式，满足了被控对象在环境温度较低条件下还需要供冷的运行要求，提高了系统的可靠性和节能性能。

4、本发明功能结构简明，模块化程度高，使用灵活方便，管理维护便捷。

5、本发明可以实现自动运行、远程控制和人机通讯。在光电装置、电力电子设备与仪器、通讯工程、能源系统、武器装备、机载设备等领域有一定的应用前景。

附图说明

图1为本发明的结构原理方框图；

图2温度控制系统性能示意图；

图3为本发明的机械制冷模块构成框图；