一种节能型低温恒温实验设备的制作方法

本发明涉及热处理及设备技术领域，具体涉及一种节能型的低温恒温实验设备。

背景技术：

低温恒温实验设备适用于生物、遗传、病毒、水产、环保、医药、化工、卫生、生化实验室、分析室等教育科研部门进行低温恒温实验，利用压缩机制冷代替干冰或液氮进行低温反应或为周边其他设备提供低温条件。

实验室常用的低温设备采用压缩机制冷，当压缩机将介质温度降到设定温度后就停机，等温度回升超过上限温度时再次开启，为了避免反复启停造成压缩机损坏，经常会设定三分钟以上延时，由于启停时间长温度波动大造成控温精度很低，目前精确恒温时采用加热和制冷联合系统，在低温状态下压缩机达到温度设定值时不停机，用加热管产生的热量冲抵压缩机制冷产生的多余冷量，可实现精确恒温。

实验室常用的低温恒温设备利用加热平衡制冷的方法虽然能够精确恒温，但是这种方法能耗很大，特别是设定值接近室温时压缩机的制冷量远超过输入功率，在空调工况下的能效比是1:3，用3倍于压缩机输入功率的加热功率来平衡制冷，产生的能量损耗超过可利用能量的数倍。

技术实现要素：

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种节能型低温恒温实验设备，该设备根据设定温度所需制冷量，通过改变制冷剂的流量来实现恒温，避免产生多余的冷量再用加热抵消，实现节能降耗，减少碳排放，达到更环保节能的目的。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供一种节能型低温恒温实验设备，包括恒温槽、制冷系统、循环系统、电控系统、机架及外面板；所述机架及外面板由底层托板及安装在底层托板下部的四个万向轮、固定在底部托板上部四角的支柱、固定在支柱上部的中层托板，以及设备前后左右四个侧板和上面板组成；所述恒温槽安装在中层托板的上部，恒温槽被保温材料包覆，恒温槽的底部设置有温度传感器，侧壁周围设置有蒸发器；所述制冷系统包括压缩机、冷凝器、干燥过滤器、电子节流装置、制冷系统管路、电磁阀、毛细管和蒸发器，所述压缩机依次顺序与冷凝器、干燥过滤器、电子节流装置和蒸发器通过管路循环连接，所述压缩机、冷凝器、干燥过滤器和毛细管安装在设备下层托板的上部，所述蒸发器安装在恒温槽的侧壁上，所述电子节流装置在恒温槽保温层外侧，通过制冷系统管路安装在干燥过滤器和蒸发器之间，电子节流装置可根据控制器的输出指令控制制冷剂的流量；所述循环系统包括磁力搅拌内循环和循环泵外循环；所述电控系统包含安装在前面板上的控制器、调速电位器、电源开关、安装在后面板上的电源线、保险座、设置在恒温槽底部的温度传感器、设置在压缩机本体上的第二温度传感器、设置在电磁阀上的线圈、设置在电子节流装置上的第二线圈，所述电控系统各组成部分通过导线连接，电磁阀线圈根据控制器输出指令控制电磁阀通断，电子节流装置上的第二线圈根据控制器输出指令控制电子节流装置以控制制冷剂流量。

进一步地，所述磁力搅拌内循环包括磁力搅拌电机、安装在该电机转动轴末端的磁钢组合、安装在恒温槽内部底面中心的支架和第二磁钢组合；所述磁钢组合由金属托盘、金属托盘上部的两个磁极方向相反的磁钢组成；所述磁力搅拌电机在恒温槽的下部中心，磁钢组合和槽内的第二磁钢组合的圆心位置相同，当电机转动金属托盘时，通过磁力传递使槽内第二金属托盘同时以相同的速度旋转。

进一步地，所述循环泵外循环包括恒温槽底部右侧的网孔出液口、循环泵、安装在右侧面板上的出液口阀门和回液口管件、恒温槽右侧壁上的回液口，以及顺序连接网孔出液口、循环泵、出液口阀门、回液口管件、回液口之间的循环系统管路。

进一步地，循环系统的磁力搅拌电机和循环泵通过导线与电控系统连接，并通过控制器上的按键控制电机、循环泵启动停止工作。

进一步地，所述前面板上有控制器和调速电位器，控制器包括中央处理器和与中央处理器连接的调速模块，所述调速模块的输出端与电机连接，调速模块和调速电位器相连，通过调节电位器旋钮的旋转角度调整磁力搅拌转速。

进一步地，所述右面板有出液口阀门和回液口管件，分别穿过面板安装在右上部，回液口管件内侧通过循环管路连接到回液口，出液口阀门内侧通过循环管路连接到循环泵出口，外部可通过软管连接其他设备。

进一步地，后面板上部左侧有保险座和防水接头，电源线穿过防水接头后锁紧；在所述前后左右侧面板的中层托板和下层托板之间高度位置设置有散热孔。

进一步地，所述上面板靠前面板位置有上面板开孔，孔的圆心和恒温槽同心，孔的直径小于恒温槽内径2～5cm，孔的内沿向下卷边，孔的上部有保温盖，保温盖有两层金属板夹保温棉组成，盖子上部有拉手。

与现有技术相比，本发明的积极有益效果是：

1、控制器根据测量温度和设定温度，实时计算所需制冷剂流量，输出指令让电子节流装置控制制冷剂的流量，使恒温槽内的温度恒定在设定温度，不产生多余的制冷量，避免使用加热来抵消多余冷量，达到节能降耗减少碳排放的目的；与现有技术相同条件下测试，根据设定温度不同，节能效果可达10%～80%，当设定温度越低，压缩机能效比越低时，节能效果只能达到10%，当设定温度越高，越接近于室温时，节能效果越好，最高可达80%，在控温效果不变的情况下，节能环保，减少碳排放为减少温室效应做出一份贡献。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是控制原理方块图；

图3是制冷系统原理方块图；

图4设备机架示意图；

图5是前面板示意图；

图6是后面板示意图；

图7是右侧面板示意图；

图8是上面板示意图。

图中序号所代表的含义为：1.恒温槽，2.蒸发器，3.温度传感器，4.制冷系统管路，5.压缩机，6.第二温度传感器，7.毛细管，8.电磁阀，9.干燥过滤器，10.冷凝器，11.风机，12.电子节流装置，13.控制器，14.保温层，15.前面板，16.底层托板，17.循环泵，18.网孔出液口，19.回液口，20.磁力搅拌电机，21.磁钢组合，22.第二磁钢组合，23.万向轮，24.中层托板，25.循环系统管路，26.支柱，27.电源开关，28.调速电位器，29.后面板，30.防水接头，31.保险座，32.电源线，33.右侧面板，34.回液口管件，35.出液口阀门，36.上面板，37.上面板开孔，38.保温盖，39.拉手。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一，如图1所示，本实施例的一种节能型低温恒温实验设备，包括恒温槽1和设置在恒温槽1内壁的蒸发器2；如图4所示，所述恒温槽1放置在中层托板24的上部；恒温槽1底部设置有温度传感器3、网孔出液口18，恒温槽1的内部底的中心设置有支柱26，在支柱26的上方设置有第二磁钢组合22，恒温槽1的右侧壁上设置有回液口19，恒温槽1的保温层14外侧设置有电子节流装置12。

如图3所示，所述压缩机5与冷凝器10、干燥过滤器9、电子节流装置12和蒸发器2通过制冷系统管路4依次顺序连接，干燥过滤器9和电磁阀8、毛细管7通过制冷系统管路4与压缩机连接。

如图2所示，所述控制器13与设置在恒温槽1底部的温度传感器3、设置在压缩机5上的第二温度传感器6、设置在电磁阀8上的线圈、设置在电子节流装置12上的第二线圈、循环泵17、磁力搅拌电机20、压缩机5、设置在冷凝器10上的风机11通过导线连接；如图5、图6所示，设置在前面板15上的调速电位器28、电源开关27、设置在后面板29上的电源线32、保险座31通过导线与控制器13连接；所述控制器13包括中央处理器和与中央处理器连接的调速模块，所述调速模块的输出端与磁力搅拌电机20连接，调速模块的输入端与设置在前面板15上的调速电位器28连接，用于调节电机20的转速。

如图1所示，所述磁力搅拌内循环包括磁力搅拌电机20、安装在该电机转动轴末端的磁钢组合21、安装在恒温槽1内部底面中心的支柱26和第二磁钢组合22，所述磁钢组合21和22由金属托盘、金属托盘上部的两个磁极方向相反的磁钢组成，所述磁力搅拌电机20在恒温槽1的下部中心，磁钢组合21和槽内的第二磁钢组合22的圆心在同一轴线上，当电机20转动时，让磁钢组合21形成旋转的磁场，通过磁力传递使槽内第二磁钢组合22以相同的速度旋转，达到搅拌溶液使温度均匀的目的。

如图1和图7所示，所述循环泵外循环包括恒温槽1底部右侧的网孔出液口18、循环泵17、安装在右侧面板33上的出液口阀门35和回液口管件34、恒温槽1右侧壁上的回液口19，以及循环系统管路25，当需要将冷却液循环到设备外部使用时，将管路连接到出液口阀门35和回液口管件34，在控制器13上按外循环按键即可。

如图8所示，所述上面板36上有上面板开孔37，开孔37的圆心和恒温槽1的圆心在同一轴线上，开孔37的直径小于恒温槽1的直径2～5cm，开孔37的内沿向下卷边，开孔37配有保温盖38，保温盖38有两层金属板夹保温棉组成，盖子上部有拉手39，需要注入冷却介质时拿开保温盖38，开始低温恒温实验时，将保温盖38盖到开孔37上，以减少与槽外的热交换。

所述控制器13具有智能PID恒温控制模块，智能PID恒温控制模块比较运算输入反馈的测量温度和所需的设定温度，从而控制电子节流装置12对制冷剂的流量进行精准调节，达到恒温效果。

本发明的工作原理：

开机后，温度传感器3采集恒温槽1内温度信号反馈到控制器13，控制器13比较运算反馈的测量温度和所需的设定温度，当测量温度大于设定温度时输出制冷信号，制冷信号控制开启压缩机5和冷凝器风机11，并将电子节流装置12打开，当测量温度趋近于设定温度时通过控制器PID运算输出控制信号，让电子节流装置12实时改变制冷剂流量，以实现恒温；当电子节流装置限制制冷剂流量很小或者断流时，压缩机温度会逐渐升高，压缩机本体上的第二温度传感器实时将测量温度反馈到控制器，当测量温度超过预设的警戒温度时，控制器向电磁阀8输出导通信号，制冷剂通过毛细管进入压缩机回气管时发生膨胀产生冷量，为压缩机降温，用于保证压缩机的正常运行和使用寿命。

在恒温系统工作时，如需在槽内反应，在控制器上开启磁力搅拌，使调速模块上电，通过调节调速电位器的旋转角度，控制磁力搅拌电机20的转速，如需将液体外循环到设备外使用，将出液口阀门和回液口管件上连接管路到所需设备，打开阀门和控制器外循环开关，即可实现外循环。

上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。