一种由液体加热和恒温的温湿度试验箱的制作方法
【专利摘要】一种由液体加热和恒温的温湿度试验箱，其结构特点是，它包括位于试验箱箱体内的液体恒温处理装置和风道，竖向设置的液体恒温处理装置与风道之间由金属板分隔开，所述风道的上端和下端分别为风道出风段和风道入风段，所述风道入风段内设有用于调节气体温度和湿度的加湿器和除湿器，正对风道出风段和风道入风段的试验箱箱体内壁为圆弧状结构。本发明在-70℃～180℃温度范围内，温度的稳定性和均匀性分别能够达到±0.05℃和0.1℃的水平；在30％RH～98％RH的湿度范围内，湿度的稳定性和均匀性分别能够达到±0.5％RH和1％RH的水平；本发明的温度、湿度的稳定性和均匀性均得到了提高，也利于提高温湿度环境试验的质量。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种环境试验用设备，尤其涉及一种由液体加热和恒温的温湿度试验 箱。 一种由液体加热和恒温的温湿度试验箱
【背景技术】
[0002] 任何产品都会经受不同的环境条件，特别是应用领域日益广泛的电工电子产品， 所经受的环境条件越来越复杂多样。因而，对电工电子产品进行人工模拟环境试验是保证 其高质量必不可少的重要环节。人工模拟环境试验是实际环境影响的科学概括，具有典型 化、规范化、使用方便和便于比较等特点。环境条件的多样化和环境试验的重要性，也对环 境试验设备提出了更严格的要求。
[0003] 温湿度试验是环境试验中最重要的试验。对机载电子设备全年的故障进行分析表 明，50%以上的故障是由各种环境因素引起的，而温湿度环境因素造成电子设备约32. 2% 的故障率，可见温湿度试验在环境试验中的重要性。
[0004] 因此，努力提高温湿度试验箱（设备）的技术性能，对提高产品的环境试验质量有 着重要的作用。
[0005] 目前的温湿度试验箱，在_70°C?180°C温度范围内，温度的稳定性和均匀性，一 般分别只能达到了 ±0. 5°C和4°C，少部分在较窄的温度范围内（一般是在0°C?100°C )， 分别能达到了 ±0. 2°C和2°C。在30%RH?98%RH的湿度范围内（这时气体温度在20°C? 90°C )，湿度的稳定性和均匀性，一般分别只能达到±1% RH和6% RH。
[0006] 目前最好的液体恒温槽的温度稳定性和均匀性，分别达到了 ± 0. 0008 °C和 0. 002°C。常用的、非常普通简单的液体恒温槽，在_70°C?180°C温度范围内，温度的稳定 性和均匀性，可以轻松达到±0. 02°C和0. 05°C的水平。
[0007] 以空气为介质的温湿度试验箱，温度的稳定性和均匀性，与以液体为介质的恒温 槽相比，相差几个数量级以上。究其原因，主要是由空气的性质和加热方式造成的。
[0008] 导热性差和热容量小是空气的固有特性，与之相反，导热性好和热容量大是液体 的固有特性。
[0009] 这是目前温湿度试验箱的设计结构无一例外采用如图3所示的结构，它包括箱体 1、 保温层2、风向调节板3、风机的驱动电机4、风机5、风道隔板6、加热元件7、调节风道8、 制冷器9(冷凝器）和加湿器10。它在工作空间的后部设置调节风道8,调节风道8内安装 有加湿器10、制冷器9 (冷凝器）和加热器7。空气在调节风道8内经加湿器10加湿、制冷 器9冷却、加热元件加热，调节风道8上部安装风机5强制空气循环至工作空间，空气再经 工作空间底部回流到风道8内形成循环。
[0010] 上述设计结构的主要缺点可归纳为：
[0011] (1)加热元件的加热面积较小，空气与加热面的热交换不充分，在风道内流动的空 气，有相当部分没有与加热元件的加热面直接接触，这就造成了有部分空气被直接加热，有 部分空气没有被直接加热；与之类似，制冷器的制冷面积也较小，会造成相同的问题；
[0012] (2)对加热元件的控制，是一种间断式的通电控制，S卩加热元件不是一个温度稳定 的热源，这就造成了空气时而被加热，时而没有被加热；
[0013] (3)强制空气循环所使用的风机，风叶没有覆盖整个风道，这就造成了空气在风道 内流动不均匀，在工作空间内流动也不均匀；
[0014] (4)温度的不稳定和不均匀，造成湿度的不稳定和不均匀；
[0015] (5)工作空间为方形结构，不利于空气的均匀流动。
[0016] 由于空气导热性差、热容量小的固有特性，这就导致了温湿度试验箱温度的稳定 性和均匀性不能达到较高的水平。同时，受到温度不稳定和不均匀的影响，湿度的稳定性和 均匀性也不能达到较高的水平。
[0017] 环境试验中的湿度用相对湿度表示，相对湿度的定义是与湿空气的温度条件相 对应的，空气中所含水气相同的条件下，空气温度不同，则空气的相对湿度不同。研究表明， 水气在空气中的分布是均匀的，相对湿度不稳定性和不均匀性主要是由于温度的不稳定和 不均匀引起。提高空气湿度的稳定性和均匀性，实质上主要是提高空气温度的稳定性和均 匀性。因此，提高温湿度试验箱湿度的稳定性和均匀性，需要从提高空气温度稳定性和均匀 性着手。
[0018] 与空气的性质相反，导热性好和热容量大是液体的固有特性。使用加热元件、制冷 器直接对液体加热和冷却，通过搅拌使液体在测试腔内流动，这样得到的液体恒温槽的温 度的稳定性和均匀性，可高出温湿度试验箱几个数量级。
【发明内容】
[0019] 本发明的目的是提供一种由液体加热和恒温的温湿度试验箱，它的温度和湿度的 稳定性和均匀性均得到了显著提高，也提高了温湿度环境试验的质量。
[0020] 本发明是这样来实现的，针对目前温湿度试验箱采用加热元件、制冷器直接对空 气加热和冷却，不能获得良好的稳定性和均匀性问题，本发明采取的技术方案是：
[0021] (1)使用液体恒温槽中温度稳定的液体对空气进行加热和恒温，解决加热元件不 是一个温度稳定的热源问题；
[0022] (2)使用一块大面积的金属板充当热交换板，金属板一个面由液体恒温槽中的液 体加热和恒温，另一个面对空气进行加热和恒温，解决加热元件的加热面积较小，空气与加 热面的热交换不充分问题；
[0023] (3)使用横流风机强制空气循环，横流风机的风叶覆盖整个风道，这样促使空气在 风道内均匀流动；
[0024] (4)风道空气出口对面的壁面，设计成圆弧面，这样有效改善空气在工作空间均匀 流动问题；
[0025] (5)采用除湿器和加湿器对空气除湿或加湿。
[0026] 本发明的具体结构是，它包括试验箱箱体以及填充在壳体内壁上的保温棉层，其 结构特点是，它还包括位于试验箱箱体内的液体恒温处理装置和风道，坚向设置的液体恒 温处理装置与风道之间由金属板分隔开，所述风道的上端和下端分别为风道出风段和风道 入风段，所述风道入风段内设有用于调节气体温度和湿度的加湿器和除湿器，正对风道出 风段和风道入风段的试验箱箱体内壁为圆弧状结构，这促使空气均匀地回流至风道，这样 也为提高工作空间温度的均匀性创造了条件。所述金属板顶端与试验箱箱体内壁连接处设 有密封胶。
[0027] 所述风道是由金属板和风道隔板构成的狭窄通道，所述风道的风道出风段端部设 有若干个呈扇形排布的风向调节板，风道出风段内还设有横流风机，所述横流风机与第二 驱动电机传动连接。所述横流风机为沿长度方向贯穿整个风道出风段的筒状结构，如图2 所示。
[0028] 所述液体恒温处理装置包括液体恒温槽以及位于液体恒温槽内的液体恒温槽搅 拌器，所述液体恒温槽搅拌器与位于试验箱箱体外的第一驱动电机传动连接；所述液体恒 温槽内侧壁上部设有溢流孔。所述液体恒温槽与试验箱箱体共有一个内侧壁，此内侧壁上 设有密封胶。
[0029] 本发明的有益效果为：本发明是针对现有温湿度试验箱的不足进行创新设计的， 由于采用了液体恒温槽中的液体对空气进行加热和恒温的方法，所得到的标准温湿度试 验箱温度的稳定性和均匀性，与液体恒温槽的稳定性和均匀性基本相同；它在温湿度试验 箱-70°C?180°C温度范围内，温度的稳定性和均匀性分别能够达到±0. 05°C和0. 1°C的水 平；在30% RH?98% RH的湿度范围内，湿度的稳定性和均匀性分别能够达到±0. 5% RH 和1% RH的水平；把温湿度试验箱温度、湿度的稳定性和均匀性提高到一个新的高度，从而 提高温湿度环境试验的质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0030] 图1为本发明的结构示意图。
[0031] 图2为本发明横流风机与第二驱动电机的连接结构示意图。
[0032] 图3为传统温湿度试验箱的结构示意图。
[0033] 在图中，1、箱体2、保温层3、风向调节板4、风机的驱动电机5、风机6、风道隔 板7、加热元件8、调节风道9、制冷器10、加湿器。
【具体实施方式】
[0034] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步说明。
[0035] 如图1所示，把液体恒温槽114的一个侧面设计成没有保温层102的金属板106， 整块金属板106充当标准温湿度试验箱的风道112里面的整个侧面。金属板106的一个面 由液体恒温槽114的液体加热和恒温，利用金属良好的导热性能，另一个面就可以对空气 加热和恒温，这样就实现了液体对空气的加热和恒温。由于液体导热性好、热容量大等的固 有特性，液体恒温槽114中的液体温度稳定性和均匀性非常好，整块金属板106的温度稳定 性和均匀性，与液体温度稳定性和均匀性基本相同，金属板106就成了温度稳定又均匀的 恒温金属板。这就解决了目前温湿度试验箱使用加热元件不是温度稳定的热源，加热面积 又小的问题。
[0036] 把除湿器116和加湿器115设计在工作空间的底部，恒温金属板106侧面的风道 112采用收窄设计，收窄的好处是使空气更能充分地与恒温金属板106接触，以便与恒温金 属板106进行充分的热交换。
[0037] 采用横流风机105强制空气循环的设计，横流风机105的风叶覆盖整个风道112， 这样设计的好处是使空气均匀地流过整个风道112,即在风道112不同的位置，使空气能够 同时进入风道112,同时离开风道112,由于空气在风道112内与恒温金属板106的热交换 时间相同，当空气离开风道112后，风道112出口不同位置的空气温度相同，这为提高工作 空间温度的均匀性创造了条件。
[0038] 本发明的具体结构是，它包括试验箱箱体101以及连接在壳体内壁上的保温棉层 102,其结构特点是，它还包括位于试验箱箱体101内的液体恒温处理装置和风道112,坚向 设置的液体恒温处理装置与风道112之间由金属板106分隔开，所述风道112的上端和下 端分别为风道出风段109和风道入风段117,所述风道入风段117内设有用于调节气体温度 和湿度的加湿器115和除湿器116,正对风道出风段109和风道入风段117的试验箱箱体 101内壁为圆弧状结构，这促使空气均匀地回流至风道，这样也为提高工作空间温度的均匀 性创造了条件。所述金属板106顶端与试验箱箱体101内壁连接处设有密封胶107。
[0039] 所述风道112是由金属板106和风道隔板103构成的狭窄通道，所述风道112的 风道出风段109端部设有若干个呈扇形排布的风向调节板104,风道出风段109内还设有横 流风机105,所述横流风机105与第二驱动电机118传动连接。所述横流风机105为沿长度 方向贯穿整个风道出风段109的筒状结构，如图2所示。
[0040] 所述液体恒温处理装置包括液体恒温槽114以及位于液体恒温槽114内的液体恒 温槽搅拌器113,所述液体恒温槽搅拌器113与位于试验箱箱体101外的第一驱动电机108 传动连接；所述液体恒温槽114内侧壁上部设有溢流孔111。所述液体恒温槽114与试验 箱箱体101共有一个内侧壁，此内侧壁上设有密封胶110。
[0041] 通过上述所述的细节的结构设计，从而获得一种温度和湿度非常稳定和均匀的由 液体加热和恒温的标准温湿度试验箱。
[0042] 本发明的工作原理是，横流风机105驱动空气流动，经风向调节板104调节空气流 向工作空间不同位置，空气自上而下回流到风道入风段117,进入风道112形成循环。
[0043] 空气进入风道入风段117时，被除湿器116除湿，或被加湿器115加湿。金属板 106由液体恒温槽114中的液体加热和恒温，由于金属的良好导热性，空气在风道112内流 动时被金属板106加热和恒温。
[0044] 与示意图3的传统装置结构相比，本发明创造的方法归纳如下：
[0045] (1)传统的方法使用加热元件和制冷器直接对空气加热和冷却，本方法使用液体 恒温槽中温度稳定和均匀的液体对空气进行加热和恒温，这样获得的空气温度与液体温度 基本相同，稳定性也基本相同；温度稳定性的提高，同时使湿度的稳定性得到了提高；
[0046] (2)通过一块大的金属板，实现液体与空气的热交换；
[0047] (3)目前的方法使用一般的风机，风叶没有覆盖整个风道，本方法使用横流风机， 风叶覆盖整个风道，使空气在风道内更均匀地流动；
[0048] (4)本方法采用风道收窄的设计，约只有目前风道的1/10,使空气能够与恒温金 属板更充分地进行热交换；
[0049] (5)本方法采用风道对面的侧面圆弧状设计，使空气能够更均匀地回流到风道 内；
[0050] (6)除湿器和加湿器设计在工作空间底部。
【权利要求】
1. 一种由液体加热和恒温的温湿度试验箱，它包括试验箱箱体（101)以及填充在壳体 内壁上的保温棉层（102)，其特征在于，它还包括位于试验箱箱体（101)内的液体恒温处理 装置和风道（112)，坚向设置的液体恒温处理装置与风道（112)之间由金属板（106)分隔 开，所述风道（112)的上端和下端分别为风道出风段（109)和风道入风段（117)，所述风道 入风段（117)内设有用于调节气体温度和湿度的加湿器（115)和除湿器（116)，正对风道出 风段（109)和风道入风段（117)的试验箱箱体（101)内壁为圆弧状结构。
2. 如权利要求1所述的由液体加热和恒温的温湿度试验箱，其特征在于，所述风道 (112) 是由金属板（106)和风道隔板（103)构成的狭窄通道，所述风道（112)的风道出风段 (109)端部设有若干个呈扇形排布的风向调节板（104)，风道出风段（109)内还设有横流风 机（105)，所述横流风机（105)与第二驱动电机（118)传动连接。
3. 如权利要求2所述的由液体加热和恒温的温湿度试验箱，其特征在于，所述横流风 机（105)为沿长度方向贯穿整个风道出风段（109)的筒状结构。
4. 如权利要求1所述的由液体加热和恒温的温湿度试验箱，其特征在于，所述液体 恒温处理装置包括液体恒温槽（114)以及位于液体恒温槽（114)内的液体恒温槽搅拌器 (113) ，所述液体恒温槽搅拌器（113)与位于试验箱箱体（101)外的第一驱动电机（108)传 动连接。
5. 如权利要求4所述的由液体加热和恒温的温湿度试验箱，其特征在于，所述液体恒 温槽（114)内侧壁上部设有溢流孔（111)。
6. 如权利要求4或5所述的由液体加热和恒温的温湿度试验箱，其特征在于，所述液体 恒温槽（114)与试验箱箱体（101)共有一个内侧壁，此内侧壁上设有密封胶（110)。
7. 如权利要求1所述的由液体加热和恒温的温湿度试验箱，其特征在于，所述金属板 (106)顶端与试验箱箱体（101)内壁连接处设有密封胶（107)。
【文档编号】B01L1/00GK104117394SQ201410380254
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年8月4日 优先权日:2014年8月4日
【发明者】伍伟雄 申请人:广州赛宝计量检测中心服务有限公司