專利名稱：一種電熱恒溫水浴箱及水溫控制方法
技術領域：
本發(fā)明屬于水浴箱領域，尤其涉及一種電熱恒溫水浴箱及水溫控制方法。
背景技術：
現(xiàn)有技術中水浴箱的種類有很多，可以應用在醫(yī)院、實驗室等領域，不 同的應用領域?qū)λ∠涞臏囟瓤刂凭纫蟛煌?。在對水浴箱進行恒溫控制 時， 一種方案是在水浴外設有一個循環(huán)水管，將水浴中的水抽出，經(jīng)加熱后
再注入水浴中，其水溫控制精度為rc。另一種方案是采用兩個水箱，即一 個水浴箱和一個加熱水箱，兩個箱之間連接有帶水泵的循環(huán)水管，水在加熱 水箱內(nèi)加熱，由循環(huán)水管進入水浴箱，與水浴箱內(nèi)的水進行熱交換，使水浴 箱內(nèi)的水溫與加熱水箱內(nèi)的水溫一致，其水溫控制精度為0.5°C。根據(jù)機械工
業(yè)部標準《JBT2293 ( 1978) (2005 )汽車、拖拉機散熱器風筒試驗方法》的 要求，汽車散熱器進水溫度在設定溫度± 0.2°C內(nèi)波動，因此作為汽車散熱器 測試用水來源的水浴箱的水溫控制精度也為± 0.2°C ,現(xiàn)有的浴箱的水溫控制 精度難以滿足汽車散熱器性能測試的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種電熱恒溫水浴箱，旨在解決現(xiàn)有水浴箱的水溫 控制精度較低，難以滿足汽車散熱器性能測試的要求的問題。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的， 一種電熱恒溫水浴箱，包括水箱，由與水箱連接的 進水管和出水管組成的循環(huán)水路，位于循環(huán)水路上的水泵，以及設置于水箱內(nèi) 的水箱內(nèi)溫度傳感器，所述水浴箱還包括設置于水箱內(nèi)的多組加熱管，每組加熱管包括至少1#^加熱管； 設置于所述循環(huán)水路上的熱量散失參數(shù)檢測裝置；以及 根據(jù)所述熱量散失參數(shù)計算水循環(huán)所散失的熱量，控制加熱管工作的恒溫 控制裝置。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種電熱恒溫水浴箱的水溫控制方法，所述方 法包括下述步驟
采集水箱內(nèi)的水溫，控制加熱管工作，將水箱內(nèi)的當前水溫加熱至預定溫
度；
控制水泵啟動，開始水循環(huán)熱交換； 采集熱量散失參數(shù)，計算水循環(huán)散失的熱量；
根據(jù)水循環(huán)所散失的熱量，控制加熱管工作，調(diào)節(jié)水箱內(nèi)的水溫穩(wěn)定在預 定范圍內(nèi)。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種電熱恒溫水浴箱箱體，包括水箱，由與水 箱連接的進水管和出水管組成的循環(huán)水路，位于循環(huán)水路上的水泵，以及設置 于水箱內(nèi)的水箱內(nèi)溫度傳感器，所述水浴箱箱體還包括
設置于水箱內(nèi)的多組加熱管，每組加熱管包括至少l根加熱管；以及
設置于所述循環(huán)水路上的熱量散失參數(shù)檢測裝置。
本發(fā)明通過檢測水箱進水端和出水端的溫度變化，計算水循環(huán)所散失的熱
量，控制加熱管補償熱量，對水溫進行調(diào)節(jié)，水溫控制精度可以達到士o.rc內(nèi)，
滿足了汽車散熱器性能測試的要求。


圖1是本發(fā)明實施例提供的水浴箱的結(jié)構圖2是本發(fā)明實施例提供的恒溫控制裝置的結(jié)構原理圖3是本發(fā)明實施例提供的恒溫控制裝置的電路結(jié)構圖。
具體實施例方式
為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實 施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅 僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
本發(fā)明實施例中，計算水循環(huán)所散失的熱量，通過相應算法控制加熱管補 償熱量，對水溫進行調(diào)節(jié)，可以對水溫進行高精度控制。
圖1示出了本發(fā)明實施例提供的水浴箱的結(jié)構，為了便于說明，僅示出了 與本發(fā)明相關的部分。
水箱i內(nèi)有一水箱內(nèi)溫度傳感器11以及多組加熱管12。在本發(fā)明實施例 中，加熱管12由恒溫控制裝置9 (圖中未示出)控制。作為本發(fā)明的一個實施 例，水箱1內(nèi)共有IO才艮加熱管，工作時，將IO才艮加熱管分為5組，第一組3 根，第二、三、四組均為2根，第五組l根，分別由5個固態(tài)繼電器94 (圖中 未示出)控制。
水箱1外有一循環(huán)水路，通過進水管2和出水管3與水箱1相連，進水管 2上裝有進水溫度傳感器4,出水管3上裝有出水溫度傳感器5。循環(huán)水路中有 一水泵6，作為水循環(huán)的動力源。在循環(huán)水路中還裝有一個水流量傳感器7，測 量循環(huán)水路的水體積流量。被測散熱器8串聯(lián)在進水管2與出水管3之間。
圖2示出了本發(fā)明實施例提供的恒溫控制裝置的結(jié)構原理，為了便于說明 僅示出了與本發(fā)明實施例相關的部分。
恒溫控制裝置9對水箱進行恒溫控制的過程分為兩個過程。
第一個過程是初始加熱，采集卡91采集水箱內(nèi)溫度傳感器11檢測到的水 箱1內(nèi)的水溫，溫度控制單元92根據(jù)水箱1內(nèi)的當前水溫，通過控制電路93 控制固態(tài)繼電器94控制加熱管12工作。溫度控制單元92對加熱管12的控制 通過一個控制算法實現(xiàn)，該算法根據(jù)當前水溫與設定水溫值的差值確定開哪幾 個固態(tài)繼電器，即控制哪幾個加熱管工作，如下表所示水溫實際與設定值差需開啟的固態(tài)繼電器
-101、 2、 3、 4、 5
-51、 2、 3、 4
-21、 2、 3
-l 1、 2
-0.52
其中，溫差負值表示實際溫度比設定溫度值小。 由上表可以看出，在初始加熱過程中，加熱速度隨著實際水溫的升高由快 到慢，這樣可以避免加熱過度。在實際水溫接近設定水溫時，例如實際水溫與
設定值之差小于0.4。C時進入第二個過程。
第二個過程，溫度控制單元92通過控制電3各93控制水泵6啟動，水循環(huán) 及熱交換開始進行，此時對水溫進行微調(diào)，使水溫穩(wěn)定在設定值的士0.2。C范圍內(nèi)。
首先，計算出水循環(huán)散失的熱量，根據(jù)此熱量確定需要常開幾個固態(tài)繼電 器以補充熱量，另外再通過調(diào)節(jié)另幾個固態(tài)繼電器對水溫進行微調(diào)使水溫穩(wěn)定 在設定值附近。
當水循環(huán)開始，通過水流量傳感器7檢測到水流量穩(wěn)定后，溫度控制單元 92根據(jù)當前的水流量以及進水溫度傳感器4、出水溫度傳感器5檢測到的水箱 l的進出水溫，按下式計算7jC循環(huán)所散失的熱量
Qw=Vw ;kw Cpw (twi-tw2)' 其中,
Qw為水循環(huán)所散失的熱量，單位為kW， Vw為熱水的體積流量，單位為 m3/h， Z w熱水的密度，單位為kg/m3 ， Cpw為熱水的比熱，在本發(fā)明實施例中 取值為0.001163kW h/kg 。C, tw!為進水溫度，單位為。C, tw2為出水^度， 單位為'C。
水循環(huán)散失的熱量算出后，溫度控制單元92據(jù)此確定需要常開的加熱管個 數(shù)以及需要進行控制調(diào)節(jié)的加熱管個數(shù)，具體算法示例如下if(a>=.c==8,t=2
else if(a>=94)C:=7,t=2
else if(a>=88)=7,t=l
else if(a>=82)C==6,t=3
else if(a>=76)c==6，t=l
else if(a>=70)c==5，t=2
else if(a>=64)c==5,t=l
else if(a>=58)c==4，t=2
else if(a>=52)c==4,t=l
else if(a>=46)c==3,t=2:
else if(a>=40)c==3,t=l;
else if(a〉=34)c==2，t=2;
else if(a>=28)c==2，t=l;
else if(a〉=22)c=:l，t=2;
else if(a>=16)c=:l，t=l;
else c=0,t=2;
其中，a表示散失的熱量，c表示需要常開的加熱管個數(shù)，t表示需要調(diào)節(jié) 的加熱管個數(shù)。
確定需要常開的加熱管個數(shù)和調(diào)節(jié)的加熱管個數(shù)后，溫度控制單元92通過 控制電路93打開對應的固態(tài)繼電器94,從而打開需要常開的加熱管，然后通. 過固態(tài)繼電器94控制需要調(diào)節(jié)的加熱管，調(diào)節(jié)時根據(jù)實際溫差，以及溫差的變 化率進行判斷，具體算法示例如下
(if(Ed<=-0.05) out=l; else out=0;} else if(EO>= -0.02) {if(Ed>=0) out=0;
elseout=l;} else if(EO>= -0.07){if(Ed>=0.05) out=0; else out=l;} else ou，l;
其中，E0表示溫差，Ed表示溫差的變化率，以每3秒溫差的差值為例， out表示需調(diào)節(jié)的固態(tài)繼電器是否為開啟，l表示通，O表示斷。
圖3示出了本發(fā)明實施例提供的恒溫控制裝置的電路結(jié)構，包括安裝在工 控電腦中的采集卡91 (圖中未示出)、溫度控制單元92 (圖中未示出)、控制 電路93和固態(tài)繼電器94。采集卡91釆集水箱內(nèi)溫度傳感器11、進水溫度傳感 器4、出水溫度傳感器5以及水流量傳感器7分別檢測到的水箱1的箱內(nèi)溫度、 進水溫度、出水溫度以及水流量，溫度控制單元92根據(jù)采集卡91的相應參數(shù) 產(chǎn)生控制信號，輸入到控制電路芯片Ul,經(jīng)過控制電路芯片Ul輸出到MOS 管Ql ， MOS管Ql的輸出端H0—0和H0—1連接到固態(tài)繼電器94的控制端H0_0 和H0—1。固態(tài)繼電器94的輸入接三相電，輸出到加熱管。
在本發(fā)明實施例中，共有5路與上述相同的控制，5路控制信號從工控電 腦輸入到控制電路芯片Ul的5個輸入端，從控制電路芯片Ul的5個輸出端輸 出至5個MOS管，5個MOS管分別控制5個固態(tài)繼電器，從而控制5組加熱 管。
通過上述調(diào)節(jié)，可以將水箱的溫度穩(wěn)定地控制在設定值的土0.2。C內(nèi)。本發(fā) 明實施例通過檢測水箱進水端和出水端的溫度變化，計算水循環(huán)所散失的熱量， 控制加熱管補償熱量，對水溫進行調(diào)節(jié)，水溫控制精度可以達到土02。C內(nèi)，滿
足了汽車散熱器性能測試的要求。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā) 明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明 的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1、一種電熱恒溫水浴箱，包括水箱，由與水箱連接的進水管和出水管組成的循環(huán)水路，位于循環(huán)水路上的水泵，以及設置于水箱內(nèi)的水箱內(nèi)溫度傳感器，其特征在于，所述水浴箱還包括設置于水箱內(nèi)的多組加熱管，每組加熱管包括至少1根加熱管；設置于所述循環(huán)水路上的熱量散失參數(shù)檢測裝置；以及根據(jù)所述熱量散失參數(shù)計算水循環(huán)所散失的熱量，控制加熱管工作的恒溫控制裝置。
2、 如權利要求1所述的電熱恒溫水浴箱，其特征在于，所述水循環(huán)所散失 的熱量依據(jù)下式計算<formula>formula see original document page 2</formula>其中Qw為水循環(huán)所散失的熱量，Vw為熱水的體積流量，^w熱水的密度，CPW為熱水的比熱，twi為水箱的進水溫度，tw2為水箱的出水溫度。
3、 如權利要求1或2所述的電熱恒溫水浴箱，其特征在于，所述熱量散失 參數(shù)檢測裝置包括設置于水箱進水管，檢測水箱進水溫度的進水溫度傳感器； 設置于水箱出水管，檢測水箱出水溫度的出水溫度傳感器；以及 設置于所述循環(huán)水路，檢測熱水體積流量的水流量傳感器。
4、 如權利要求1或2所述的電熱恒溫水浴箱，其特征在于，所述恒溫控制 裝置包括與電源和所述加熱管連接，控制所述加熱管導電工作的多個固態(tài)繼電器， 每個固態(tài)繼電器控制 一組加熱管； 采集所述熱量散失參數(shù)的采集卡；根據(jù)所述熱量散失參數(shù)計算水循環(huán)所散失的熱量，并根據(jù)所述水循環(huán)所散 失的熱量發(fā)出水溫控制信號的溫度控制單元；以及接收所述水溫控制信號，驅(qū)動所述多個固態(tài)繼電器工作的控制電路。
5、 如權利要求1或2所述的電熱恒溫水浴箱，其特征在于，所述加熱管包括5組，其中第1組包括3根加熱管，第2、 3、 4組均包括2根加熱管，第5 組包括1根加熱管。
6、 一種電熱恒溫水浴箱的水溫控制方法，其特征在于，所述方法包括下述 步驟釆集水箱內(nèi)的水溫，控制加熱管工作，將水箱內(nèi)的當前水溫加熱至預定溫度；控制水泵啟動，開始水循環(huán)熱交換； 采集熱量散失參數(shù)，計算水循環(huán)散失的熱量；根據(jù)水循環(huán)所散失的熱量，控制加熱管工作，調(diào)節(jié)水箱內(nèi)的水溫穩(wěn)定在預 定范圍內(nèi)。
7、 一種電熱恒溫水浴箱箱體，包括水箱，由與水箱連接的進水管和出水管 組成的循環(huán)水路，位于循環(huán)水路上的水泵，以及設置于水箱內(nèi)的水箱內(nèi)溫度傳 感器，其特征在于，所述水浴箱箱體還包括設置于水箱內(nèi)的多組加熱管，每組加熱管包括至少1才艮加熱管；以及 設置于所述循環(huán)水路上的熱量散失參數(shù)檢測裝置。
8、 如權利要求7所述的電熱恒溫水浴箱箱體，其特征在于，所述熱量散失 參數(shù)檢測裝置包括設置于水箱進水管，檢測水箱進水溫度的進水溫度傳感器； 設置于水箱出水管，檢測水箱出水溫度的出水溫度傳感器；以及 設置于所述循環(huán)水路，檢測熱水體積流量的水流量傳感器。
9、 如權利要求7所述的電熱恒溫水浴箱箱體，其特征在于，所述水浴箱箱 體還包括根據(jù)所述熱量散失參數(shù)計算水循環(huán)所散失的熱量，控制加熱管工作的恒溫 控制裝置。
10、如權利要求7 、 8或9所述的電熱恒溫水浴箱箱體，其特征在于，所述加熱管包括5組，其中第1組包括3根加熱管，第2、 3、 4組均包括2根加 熱管，第5組包括1根加熱管。
全文摘要
本發(fā)明適用于水浴箱領域，提供了一種電熱恒溫水浴箱及水溫控制方法，水浴箱包括水箱，由與水箱連接的進水管和出水管組成的循環(huán)水路，位于循環(huán)水路上的水泵，以及設置于水箱內(nèi)的水箱內(nèi)溫度傳感器，所述水浴箱還包括設置于水箱內(nèi)的多組加熱管，每組加熱管包括至少1根加熱管；設置于所述循環(huán)水路上的熱量散失參數(shù)檢測裝置；以及根據(jù)所述熱量散失參數(shù)計算水循環(huán)所散失的熱量，控制加熱管工作的恒溫控制裝置。本發(fā)明實施例通過檢測水箱進水端和出水端的溫度變化，計算水循環(huán)所散失的熱量，控制加熱管補償熱量，對水溫進行調(diào)節(jié)，水溫控制精度可以達到±0.2℃內(nèi)，滿足了汽車散熱器性能測試的要求。
文檔編號G05D23/19GK101441486SQ20071012461
公開日2009年5月27日 申請日期2007年11月19日 優(yōu)先權日2007年11月19日
發(fā)明者孫明鋒, 徐光泉, 濤 楊 申請人:比亞迪股份有限公司