КЛИМАТИЧЕСКАЯ КАМЕРА
CLIMATIC CHAMBER

Изобретение относится к области управления и регулирования неэлектрических величин, а именно к управлению и регулированию температуры и влажности воздуха и может быть использовано в объемах, предназначенных для хранения пищевых продуктов, электронной техники и изделий из материалов, подверженных коррозии.
Известна климатическая камера для поддержания температуры и влажности воздуха [RU 2411416 C2, F24F 3/14 (2006.01), опубл. 10.02.2011], принятая за прототип, содержащая рабочий объем, к которому снаружи через входной и выходной патрубки подведен обводной воздуховод. Внутри рабочего объема расположены датчик температуры и датчик влажности. Внутри выходного патрубка установлен вентилятор. Внутри входного патрубка по ходу движения воздуха последовательно установлены элемент Пельтье, а затем вентилятор. Две противоположные части обводного воздуховода соединены между собой воздуховодом нагрева. В местах соединения воздуховода нагрева с обводным воздуховодом установлены направляющие элементы в виде заслонок. Внутри воздуховода нагрева расположены десиканты (цеолиты или их аналоги). К устройству управления подключены датчик температуры, датчик влажности, элемент Пельтье, вентиляторы и заслонки. Вне рабочего объема расположены вторичный охладитель-радиатор и третий вентилятор, подключенный к устройству управления. В обводном воздуховоде расположен увлажнитель воздуха.
Это устройство имеет сложную конструкцию.
Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции климатической камеры.
Климатическая камера, также как в прототипе, содержит теплоизолированный герметичный рабочий объем и радиатор охлаждения, к рабочему объему снаружи через входной и выходной патрубки подведен первый воздуховод, внутри рабочего объема расположены датчик температуры и датчик влажности, две противоположные части первого воздуховода соединены между собой вторым воздуховодом, в месте соединения первого и второго воздуховодов установлен направляющий элемент; к устройству управления подключены вентилятор, элемент Пельтье, датчик температуры, датчик влажности и направляющий элемент.
Согласно изобретению внутри рабочего объема перед входным патрубком закреплен вентилятор. В первом воздуховоде вблизи входного патрубка выполнено отверстие, площадь сечения которого меньше площади сечения входного патрубка. В качестве направляющего элемента использован электромагнитный трехходовой клапан, через который со стороны входного патрубка соединен первый воздуховод с одним концом второго воздуховода. Во второй воздуховод встроен радиатор нагрева в виде пластины, перпендикулярно одной стороне которой выполнены параллельные друг другу ребра, направленные внутрь воздуховода, образуя каналы для прохода потока воздуха. Часть другой стороны пластины радиатора нагрева через отверстие во втором воздуховоде прилегает к поверхности элемента Пельтье, закрепленного снаружи второго воздуховода. Противоположная поверхность элемента Пельтье через отверстие в первом воздуховоде прилегает к пластине радиатора охлаждения, встроенного в первый воздуховод так, что параллельные друг другу ребра, выполненные перпендикулярно другой стороне пластины, направлены внутрь первого воздуховода, образуя каналы для прохода воздуха. Причем площадь поверхности пластины радиатора нагрева, прилегающей к поверхности элемента Пельтье и к второму воздуховоду изнутри, не менее чем в два раза больше площади поверхности пластины радиатора охлаждения, прилегающей к другой поверхности элемента Пельтье. В первом воздуховоде под ребрами радиатора охлаждения выполнено отверстие, под которым снаружи закреплена воронка. Между ребрами радиатора нагрева установлен второй датчик температуры, подключенный к устройству управления.
Предлагаемая климатическая камера имеет простую конструкцию и позволяет регулировать температуру и влажность внутри рабочего объема.
На фиг. 1 приведена схема предлагаемой климатической камеры.
На фиг. 2 схематически показано расположение элемента Пельтье 12 (ЭП) относительно второго 9 и первого воздуховода 4, в которые соответственно встроены радиатор нагрева 11 (РН) и радиатор охлаждения 13 (РО).
Климатическая камера содержит теплоизолированный герметичный рабочий объем 1, к которому снаружи через входной 2 и выходной 3 патрубки подведен первый воздуховод 4. Внутри рабочего объема расположены датчик температуры 5 и датчик влажности воздуха 6, а перед входным патрубком 2 внутри рабочего объема 1 закреплен вентилятор 7 (В). В первом воздуховоде 4 вблизи входного патрубка 2 выполнено отверстие 8, площадь сечения которого меньше площади сечения входного патрубка 2. Две противоположные части первого воздуховода 4 соединены между собой вторым воздуховодом 9. Со стороны входного патрубка 2 первый воздуховод 4 соединен с одним концом второго воздуховода 9 через электромагнитный трехходовой клапан 10 (К). Во второй воздуховод 9 встроен радиатор нагрева 11 (РН) в виде пластины, перпендикулярно одной стороне которой выполнены параллельные друг другу ребра, направленные внутрь воздуховода 9 (фиг. 2), образуя каналы для прохода потока воздуха. Часть другой стороны пластины радиатора нагрева 11 (РН) через отверстие во втором воздуховоде 9 прилегает к поверхности элемента Пельтье 12 (ЭП), закрепленного снаружи. Противоположная поверхность элемента Пельтье 12 (ЭП) через отверстие в первом воздуховоде 4 прилегает к пластине радиатора охлаждения 13 (РО), встроенного в первый воздуховод 4 так, что параллельные друг другу ребра, выполненные перпендикулярно другой стороне пластины, направлены внутрь первого воздуховода 4, образуя каналы для прохода воздуха. Конструкция радиатора охлаждения 13 (РО) аналогична конструкции радиатора нагрева 11 (РН), но площадь поверхности пластины радиатора нагрева 11 (РН), прилегающей к поверхности элемента Пельтье 12 (ЭП) и к второму воздуховоду 9 изнутри, не менее чем в два раза больше площади поверхности пластины радиатора охлаждения 13 (РО), прилегающей к другой поверхности элемента Пельтье 12 (ЭП).
Под ребрами радиатора охлаждения 13 (РО) выполнено отверстие в первом воздуховоде 4, под которым снаружи закреплена воронка 14. Между ребрами радиатора нагрева 11 (РН) установлен второй датчик температуры 15. К устройству управления 16 (УУ) подключены вентилятор 7 (В), клапан 10 (К), элемент Пельтье 12 (ЭП), датчики температуры 5, 15 и влажности 6.
Рабочий объем 1 может быть выполнен в виде теплоизолированного короба из металла или пластика. Может быть использован осевой вентилятор 7 (В) с лопастями из пластмассы. В качестве электромагнитного трехходового клапана 10 (К) может быть использован, например, клапан AFRISO ARV 3/4 с электроприводом ARM. В качестве радиатора нагрева 11 (РН) может быть использован ребристый алюминиевый радиатор, с односторонним расположением ребер, например, BLA295-200. В качестве радиатора охлаждения 13 (РО) может быть использован, например, радиатор BLA152-100. Воронка 14 выполнена из алюминия. Может быть использован любой элемент Пельтье 12 (ЭП), например, FROST-72. В качестве устройства управления 16 (УУ) может быть использован программируемый логический контроллер.
С помощью устройства управления 16 (УУ) задают температуру и влажность воздуха в рабочем объеме 1 и отслеживают их значения при помощи датчика температуры 5 и датчика влажности 6.
Если температура и влажность воздуха в рабочем объеме 1 выше заданных значений, то устройство управления 16 (УУ) включает вентилятор 7 (В) и элемент Пельтье 12 (ЭП). Вентилятор 7 (В) перемещает воздух из рабочего объема 1 через выходной патрубок 3 в первый 4 воздуховод. В результате соприкосновения с холодной поверхностью работающего элемента Пельтье 12 (ЭП) радиатор охлаждения 13 (РО) снижает температуру воздуха в первом воздуховоде 4, при этом излишки влаги, сконденсированные на ребрах радиатора охлаждения 13 (РО), стекают наружу через трубку воронки 14. При этом через воронку 14 выдувается часть воздуха и для его компенсации используется отверстие 8, выполненное в первом воздуховоде вблизи входного патрубка 2. Устройство управления 16 (УУ) подает команду клапану 10 (К) на перекрытие второго воздуховода. Охлажденный воздух перемещается по первому воздуховоду, проходя через открытый устройством управления 13 (УУ) клапан 10 (К), во входной патрубок 2 и через вентилятор 7 (В) попадает в рабочий объем 1. Процесс продолжается до установления заданных значений температуры и влажности.
Если температура и влажность в рабочем объеме 1 ниже заданных значений, то устройство управления 16 (УУ) включает вентилятор 7 (В) и элемент Пельтье 12 (ЭП) и подает команду клапану 10 (К) на перекрытие первого 4 воздуховода. Вентилятор 7 (В) перемещает воздух из рабочего объема 1 через выходной патрубок 3 во второй воздуховод 9, по которому поток воздуха перемещается, проходя через нагретый элементом Пельтье 12 (ЭП) радиатор нагрева 11 (РН), температуру которого контролируют при помощи датчика температуры 15. Нагретый воздух через входной патрубок 2 и вентилятор 7 (В) попадает в рабочий объем 1.
Если, согласно датчику температуры 5 и датчику влажности 6, устанавливается заданный уровень влажности и температуры внутри рабочего объема 1, то устройство управления 16 (УУ) отключает вентилятор 7 (В) и элемент Пельтье 12 (ЭП).