东京理化EYELA恒温恒湿箱的工作原理是什么

您可以将其理解为一个技术增强版的生化培养箱，它的核心任务是创造一个用户设定的、长期稳定且高度均匀的温度和湿度环境，并能精确模拟各种复杂条件。其工作原理是制冷、加热、加湿、除湿四大系统在智能控制器的指挥下协同工作的结果。

以下是其核心系统的工作原理：

🌡️ 1. 温度控制系统

温度控制是基础，通常通过加热和制冷两个途径来实现。

• 加热系统：通常采用高性能的电加热丝。当控制器检测到箱内温度低于设定值时，会输出功率给加热丝，使其发热。热量通过空气循环系统均匀散布到箱内各个角落。

• 制冷系统：这是实现低温恒温和除湿功能的关键。通常采用机械压缩机制冷（型号采用变频压缩机），其原理与空调、冰箱类似：

1. 压缩机将气态制冷剂压缩为高温高压气体。

2. 经冷凝器散热后，变为中温高压液体。

3. 通过毛细管或膨胀阀节流，变为低温低压的雾状液体。

4. 在蒸发器中，制冷剂吸收箱内空气的热量并汽化，从而实现降温。

5. 汽化后的制冷剂回到压缩机，完成一个循环。

• 控制核心——PID控制器：温度控制绝非简单的“开和关"。EYELA采用先进的PID（比例-积分-微分）控制算法，它能够：

• P（比例）：快速响应，缩小当前温度与设定值的差距。

• I（积分）：消除静差。即使温差很小但持续存在，它会逐渐加大调节力度，直到消除误差。

• D（微分）：预测未来。根据温度变化趋势提前进行调节，防止温度过冲（overshoot）或下冲（undershoot）。
  通过自整定（Auto-tuning） 功能，控制器能自动找到最佳的PID参数，实现±0.1℃ ~ ±1.0℃的高精度温度稳定性。

💧 2. 湿度控制系统

这是恒温恒湿箱区别于普通烘箱或培养箱的核心。湿度控制相对温度控制更为复杂，因为它与温度紧密耦合（空气的相对湿度RH会随温度变化而剧烈变化）。

• 加湿系统：

•  boiler蒸汽加湿（常见于EYELA等品牌）：配备一个独立的水箱和加热装置（锅炉）。当需要加湿时，控制器加热锅炉内的水，产生纯净的蒸汽，然后通过管道将蒸汽注入到空气循环通道中。这种方式加湿速度快、控制精度高、波动小。

• 少数设备采用超声波加湿（通过超声波雾化片产生水雾），但蒸汽加湿是更主流和可靠的方式。

• 除湿系统：

• 制冷凝露除湿：这是最核心的除湿方式。当湿度过高时，系统会启动压缩机制冷，使蒸发器的翅片温度降至露点温度以下。箱内潮湿的空气流过冰冷的蒸发器时，空气中的水蒸气会冷凝成水珠，附着在蒸发器上并流向下方的排水孔，从而有效降低箱内的绝对含水量。之后，空气再被加热到设定温度，其相对湿度也就显著降低了。

🌬️ 3. 空气循环与均匀系统

为了保证箱体内每一个点的温湿度都高度一致，避免出现局部偏差，空气循环设计至关重要。

• 风扇：箱内装有强制对流风扇，提供稳定的气流。

• 风道设计：EYELA通常采用侧面或背面出风、正面回风的立体循环风道。被调节好的温湿空气通过风扇送入风道，然后从箱壁两侧或后部的孔隙中均匀、柔和地吹入工作室，最后从正面回风口吸入，形成一个循环。这种设计确保了工作室内部没有气流死角，温湿度均匀性佳。

🧠 4. 智能控制系统与传感器

这是整个设备的“大脑"和“感觉器官"。

• 温度传感器：通常采用高精度的铂电阻（Pt100），提供准确的温度反馈。

• 湿度传感器：通常采用电容式高分子薄膜湿度传感器，能准确测量相对湿度（RH%）。

• 微电脑控制器：接收传感器的信号，与用户设定值进行比对，通过内置的PID算法，精确计算并输出指令，协调加热、制冷、加湿、除湿四大执行元件的工作。现代恒温恒湿箱通常配备彩色触摸屏，支持多段程序编程（可设定不同时间段的温湿度值）、数据记录、故障报警和历史查询等功能。

🎯 协同工作流程总结

1. 用户设定：通过触摸屏设定目标温度（如40℃）和湿度（如93%RH），并可能编写一个多段程序。

2. 实时监测：Pt100温度传感器和电容式湿度传感器持续监测箱内环境。

3. 智能决策：控制器将监测值与设定值比较，通过PID算法决定如何操作：

• 若温度低，则启动加热器。

• 若温度高，则启动压缩机制冷。

• 若湿度低，则启动锅炉产生蒸汽加湿。

• 若湿度高，则启动压缩机制冷（使蒸发器结露）进行除湿，同时可能需要配合加热器来精确控制除湿后的温度。

4. 均匀扩散：风扇将经过调节的空气通过精心设计的风道均匀地送入工作室的每个角落。

5. 持续循环与记录：这个过程24小时不间断循环，控制器持续进行微秒级的微调，以抵抗外界干扰，并记录全部运行数据和曲线。

📊 EYELA恒温恒湿箱的典型应用领域

由于其的性能，它被广泛应用于：

• 稳定性测试：制药行业（符合ICH指南）对药品在长期（25℃/60%RH）、加速（40℃/75%RH）条件下的储存测试。

• 材料测试：测试电子产品、塑料、涂料、纺织品等在特定温湿度环境下的老化、性能变化和寿命测试。

• 科学研究：昆虫饲养、植物生长研究、微生物在不同湿度下的培养等。

• 质量控制：各种工业产品（食品、化妆品等）的耐候性试验和保质期评估。

总而言之，东京理化EYELA恒温恒湿箱通过其精密的硬件设计和智能的控制软件，实现了对温度和湿度这两个耦合参数的高精度、高均匀性解耦控制，是现代科研和工业领域的关键设备。