專利名稱：一種南極天文觀測站發電艙的溫控智能窗控制裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種應用于南極天文觀測站發電艙的溫控智能窗控制裝置。
背景技術：
為建設我國首座獨立設計、制造和運行管理與維護的南極自動天文觀測站，實現在南極開展自動天文觀測和其他科學探測，需突破高原極寒地區無人值守自動天文觀測站的許多關鍵技術，其中電源保障是由置于發電艙內的發電設備實現。由于南極地處高原極寒地區，年平均氣溫較低為-58. 5°C且夏季和冬季溫差大，因而為天文觀測站提供電力的發電儀器設備需放置發電艙中，發電艙因有較好的絕熱保溫性能。在設計發電艙的保溫性能時按冬季溫度最低的工況進行，即在發電艙外溫度最低時，當發電艙與外界達到熱平衡后， 發電艙內溫度仍在其內部儀器設備正常工作范圍內。然而夏季南極溫度相對于冬季較高， 因發電艙具有較好的保溫性能，當發電艙與外界達到熱平衡后，其內溫度有可能超過其內部儀器設備正常工作范圍，而影響其內部儀器設備的工作狀態，這樣就需要實時監測發電艙內的溫度，當溫度過高時，采用主、被動溫控模式讓發電艙內儀器設備正常穩定運行。另外，南極發電艙長期處于無人值守狀態，需要采用智能化的自動控制系統。為此，本發明設計了一種應用于南極天文觀測站發電艙的溫控智能窗系統。

發明內容
本發明針對上述現有技術的不足，提供一種應用于南極天文觀測站發電艙的溫控智能窗控制裝置。為實現上述目的，本發明所采用的技術解決方案是
一種南極天文觀測站發電艙的溫控智能窗控制裝置，包括窗體以及設置在窗體上的窗戶卷簾，其特征在于還包括主動式溫控模塊和強制式溫控模塊，所述的主動式溫控模塊包括感溫包、毛細管、滑道、滑塊和連桿，所述的連桿的一端與所述的窗戶卷簾下端連接，連桿的另一端與所述的滑塊連接，所述的滑塊設置在所述的滑道內，在滑道的下端連接所述的毛細管，毛細管的另一端連接所述的感溫包，在所述的感溫包內設置有受熱蒸發的制冷劑， 感溫包的上端經毛細管與所述的滑道連通，所述的強制式溫控模塊包括溫度傳感器、單片機和風扇，所述的溫度傳感器的輸出端與所述的單片機的輸入端相接，所述的單片機的輸出端與所述的風扇相接。
所述的窗戶卷簾下端有一個質量塊，所述的連桿上端固定在所述的質量塊上，所述的卷簾表面覆有絕熱保溫材料層。所述的制冷劑為氨、R134a或R22，制冷劑體積占感溫包體積的5% 90%。本發明一種南極天文觀測站發電艙的溫控智能窗控制裝置，包括窗體、主動式溫控模塊、強制式溫控模塊。其特征在于所述的主動式溫控模塊控制所述的窗體的關閉程度， 所述的強制式溫控模塊保證在緊急情況下發電艙溫度不致過高。主動式溫控模塊、強制式溫控模塊均為自動控制系統，解決了南極惡劣氣候下無人值守的問題。所述的窗體包括窗戶框架和窗戶卷簾。所述的窗戶卷簾下端有一個質量塊，當發電艙內的溫度在其內部儀器設備正常工作溫度范圍內時，所述的窗戶卷簾在所述的質量塊重力的牽引下自動關閉，以防止發電艙內的溫度進一步降低。本發明主動式溫控模塊包括感溫包、毛細管、滑道、滑塊和連桿。當發電艙內的溫度超過其內部儀器設備的正常工作溫度范圍但低于臨界溫度時，所述的感溫包內的制冷劑發生蒸發相變產生蒸汽，使得所述的毛細管內工質壓力增加，體積膨脹至滑道內推動滑塊移動，所述的滑塊通過連桿帶動所述的質量塊和窗戶卷簾向上移動，從而自動打開窗戶以降低發電艙內的溫度。本發明所采用的利用制冷劑蒸發相變的相變能打開窗戶較一般的采用電動驅動窗戶開關的方式節約了電能源消耗。本發明強制式溫控模塊包括溫度傳感器、單片機和風扇。溫度傳感器檢測到發電艙內的溫度超過臨界溫度，即當發電艙內的溫度超過其內部儀器設備正常工作溫度范圍， 且通過自動打開窗戶已經不能或者需要較長時間才能使發電艙內的溫度降至其內部儀器設備正常工作溫度范圍時，通過所述的單片機發出控制指令打開風扇以降低發電艙內的溫度。窗戶卷簾的下端為一質量塊，當發電艙內溫度降低到其內部儀器設備正常工作溫度時，由于質量塊較重將牽引窗戶自動關閉，防止室內溫度進一步降低。當發電艙內的溫度超過其內部儀器設備正常工作溫度范圍時，所述的感溫包內的制冷劑發生蒸發相變產生蒸汽，使得所述的毛細管內工質壓力增加，體積膨脹至滑道內推動滑塊移動，所述的滑塊通過連桿帶動所述的質量塊和窗戶卷簾向上移動，從而自動打開窗戶以降低發電艙內的溫度。所述的溫度傳感器的輸出信號為數字信號。所述的溫度傳感器測量發電艙內的溫度，由所述的單片機對所測溫度進行處理，發出控制指令。當所測溫度超過臨界溫度時，所述的單片機控制風扇動作，降低發電艙內溫度，將溫度維持在合理的范圍之內。為了便于單片機對溫度信號的處理，所述的溫度傳感器測量溫度后經轉換裝置將溫度信號裝換為數字信號輸出至單片機。所述的單片機為強制式溫控模塊的主控器。所述的溫度傳感器將所測溫度數據傳送至單片機，由單片機對數據進行處理，當發電艙內溫度超過臨界溫度時，所述的單片機發出控制指令使風扇動作；當發電艙內溫度低于臨界溫度時，風扇停止動作。本發明的有益效果
I、模塊化，各個模塊相對獨立，系統的可靠性高智能窗系統分窗體模塊、主動式溫控模塊、強制式溫控模塊，各個模塊之間協調工作，以控制發電艙內的空氣溫度處于儀器設備正常工作范圍。2、節約電能源消耗主動式溫控模塊，采用相變產生的能量推動窗戶開關，較電動傳動方式節約了電能源消耗。3、采用自動控制系統，解決了南極惡劣氣候下無人值守的問題。


圖I智能窗結構示意圖。圖2智能窗卷簾材料結構示意圖。
圖3智能窗主動式溫控系統結構示意圖。圖中I.窗戶邊框；2，窗戶卷簾；3.質量快；4.滑道；5.滑塊；6.毛細管；7.感溫包；8.連桿；9.風扇；10.單片機；11.溫度傳感器；12、窗戶本體，13.保溫絕熱材料。
具體實施例方式
下面結合

及具體實施方式
對本發明進一步說明。如圖I至圖2所示，一種南極天文觀測站發電艙的溫控智能窗系統。該智能窗系統將計算機控制技術、傳感器技術、機電一體化技術、熱控技術有機地結合在一起。本智能窗系統包括窗體的窗戶邊框I和窗戶卷簾2、質量快3、絕熱保溫材料13 ;主動式溫控模塊包括感溫包7、毛細管6、滑道4、滑塊5和連桿8，感溫包7內裝有氨、R134a(分子式CH2FCF3) 或R22 (分子式CHCLF2)等制冷劑，制冷劑體積占感溫包體積的5% 90%。強制式溫控模塊包括溫度傳感器11、單片機10、風扇9。溫度傳感器11的輸出端與單片機10的輸入端相接，單片機10的輸出端與風扇9相接；感溫包7上連接一個毛細管6，毛細管6的另一端連接于一個滑道4，滑道4內有一個滑塊5，滑塊5與質量塊3通過一個連桿8相接；窗戶卷簾 2由窗戶本體12上覆以絕熱保溫材料13形成。當發電艙內的溫度超過其內儀器設備正常工作溫度范圍但低于臨界溫度時，感溫包7內的制冷劑發生蒸發相變產生蒸汽，使得毛細管6內工質壓力增加，體積膨脹至滑道4 內推動滑塊5移動，所述的滑塊5通過連桿8帶動所述的質量塊3和窗戶卷簾2向上移動， 從而自動打開窗戶以降低發電艙內的溫度。當發電艙內的溫度在其內儀器設備正常工作溫度范圍內時，感溫包7內的制冷劑未發生蒸發相變，窗戶卷簾2在質量塊3重力的牽引下自動關閉，以防止發電艙內的溫度進一步降低。當溫度傳感器11檢測到發電艙內的溫度超過臨界溫度，即當發電艙內的溫度超過其內儀器設備正常工作溫度范圍，且通過自動打開窗戶已經不能或者需要較長時間才能使發電艙內的溫度降至發電機正常工作范圍時，通過單片機10發出控制指令打開風扇9以降低發電艙內的溫度。
權利要求
1.一種南極天文觀測站發電艙的溫控智能窗控制裝置，包括窗體以及設置在窗體上的窗戶卷簾，其特征在于還包括主動式溫控模塊和強制式溫控模塊，所述的主動式溫控模塊包括感溫包、毛細管、滑道、滑塊和連桿，所述的連桿的一端與所述的窗戶卷簾下端連接，連桿的另一端與所述的滑塊連接，所述的滑塊設置在所述的滑道內，在滑道的下端連接所述的毛細管，毛細管的另一端連接所述的感溫包，在所述的感溫包內設置有受熱蒸發的制冷劑，感溫包的上端經毛細管與所述的滑道連通所述的強制式溫控模塊包括溫度傳感器、單片機和風扇，所述的溫度傳感器的輸出端與所述的單片機的輸入端相接，所述的單片機的輸出端與所述的風扇相接。
2.根據權利要求I所述智能窗控制裝置，其特征在于所述的窗戶卷簾下端有一個質量塊，所述的連桿上端固定在所述的質量塊上，所述的窗戶卷簾表面覆有絕熱保溫材料層。
3.根據權利要求I所述智能窗控制裝置，其特征在于所述的制冷劑為氨、R134a或R22， 制冷劑體積占感溫包體積的5%-90%。
全文摘要
本發明公開了一種南極天文觀測站發電艙的溫控智能窗控制裝置，包括窗體以及設置在窗體上的窗戶卷簾，還包括主動式溫控模塊和強制式溫控模塊，所述的主動式溫控模塊包括感溫包、毛細管、滑道、滑塊和連桿，所述的連桿的一端與所述的窗戶卷簾下端連接，連桿的另一端與所述的滑塊連接，所述的滑塊設置在所述的滑道內，在滑道的下端連接所述的毛細管，毛細管的另一端連接所述的感溫包，在所述的感溫包內設置有受熱蒸發的制冷劑，感溫包的上端經毛細管與所述的滑道連通。本發明主動式溫控模塊，采用氣液相變產生的能量推動窗戶開關，較電動傳動方式節約了電能源消耗，且穩定性高。
文檔編號E06B9/68GK102606060SQ20121007716
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月22日 優先權日2012年3月22日
發明者張程賓, 施明恒, 許兆林, 陳永平 申請人:東南大學