一種溫差電液冷控溫單元的製作方法

2024-02-17 01:19:15

專利名稱：一種溫差電液冷控溫單元的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於溫差電技術應用領域，特別是涉及一種溫差電液冷控溫 單元。
技術背景目前，溫差電致冷器應用較為普遍，溫差電致冷整機產品亦是屢見不鮮， 但大多集中於小冷藏箱及飲水機等初級產品，溫差電控溫產品少之又少，且 存在控溫精度不高、功能單一等缺陷，不能完全滿足實際需要。目前，國際、 國內巿場對高精度、多功能的溫差電控溫產品需求曰益迫切，因此，進行技 術革新和產品改進，進而研製高性能、高品質的溫差電控溫產品已是迫在眉 睫。常見溫差電控溫產品以控溫模塊、控溫平臺形式出現，控溫方式以溫度 開關通斷方式為主，控溫精度差，而且存在溫度場分布不均、結構局限性強 等缺陷，特別是當致冷物體為非平面結構、控溫高精度、溫度均勻分布時， 這些產品缺陷更是顯露無遺。為此，改進常規設計理念，引入高精度多功能控溫表和PID控溫方式，採用液體循環致冷結構，設置多重報警和保護功能， 建立高效致冷器工作模式，優化散熱系統結構，增加控溫整機與計算機通訊 功能，實現數據釆集與通訊的智能化功能。現實生活生產中許多儀器設備乃 至零部件對環境的要求都很苛刻，比如許多光敏感晶片和CCD工作環境苛 刻，不能有衝擊振動、噪聲、粉塵等影響並且大多數需要在3(TC的溫度下工 作，因此急需一種無振動無噪聲，控溫精確的裝置。高精度智能化溫差電液 冷控溫單元優點就是致冷功率大、效率高、致冷速度快，無振動無噪聲。特 別是隨著我國各種各樣高新儀器設備不斷引入生產生活，而它們大多數晶片 等重要控制和精密計算部件都需要在常溫下工作，為解決這些器件連續工作 引起溫升就需要對其局部增置局部空調系統或者局部控溫，局部空調系統重 量和體積都很大，不容易實現。 發明內容4本實用新型為解決現有技術中存在的問題，而提供了一種並且體積小、 重量輕、成本低，致冷功率大、效率高、致冷速度快，智能化控制、計算機 通訊和報警保護系統溫差電液冷控溫單元。本實用新型為解決公知技術中存在的技術問題所採用的技術方案是-.溫差電液冷控溫單元，包括熱交換系統、蓄水水箱、磁力泵和負載構成整個單元的密閉液循環系統，其特點是所述熱交換系統從中心到兩邊依次 為換冷單元、溫差電致冷器、高密散熱器、風扇，所述溫差電致冷器冷麵接 觸換冷單元，所述溫差電致冷器熱面接觸高密散熱器，通過兩側高密散熱器 將換冷單元、溫差電致冷器、高密散熱器定位和熱接觸，其各個接觸面均勻 塗抹導熱矽脂。本實用新型還可以採用如下技術措施來實現溫差電液冷控溫單元，其特點是所述換冷單元為兩個相對固定的鋁合 金一體化三排換熱肋片，所述肋片表面設置有導熱臺，換冷單元四周設置有 緊固法蘭，和兩個水嘴，所述兩個三排換熱肋片之間設置有橡膠密封圈，由 緊固螺栓將所述緊固法蘭互相夾緊，所述兩個水嘴一個為進水嘴、 一個為出溫差電液冷控溫單元，其特點是所述溫差電液冷控溫單元設置有一個 上、中、下三層外殼，所述上層有聚四氟蓄水水箱和控溫表，蓄水水箱內設 置有液位浮子，所述中層有磁力泵、單元電路和聲光報警保護電路，所述下 層有熱交換系統和排水、進水口。溫差電液冷控溫單元，其特點是所述外殼頂部設置有一個水箱蓋；所 述外殼前面上層固定一個220VAC電源控溫表，外殼前面中層有與上位計算機 連接的COM口、欠水報警燈、過水報警燈、致冷開關和電源開關，外殼前面 下層有進水口、排水口和出水口；所述外殼前面兩側分別有提手和風扇罩。溫差電液冷控溫單元，其特點是所述外殼中層'單元電路是"OVAC電源 為控溫表、開關電源和由固態繼電器控制的加熱器供電，熱偶置於熱交換系統換冷單元出水嘴處；所述外殼中層聲光報警保護電路為由電磁繼電器控制所述液位浮子的水位。溫差電液冷控溫單元，其特點是所述熱交換系統周圍均勻填充有聚氨 脂泡沬。溫差電液冷控溫單元，其特點是所述風扇為高速滾珠軸流風扇。 溫差電液冷控溫單元，其特點是所述控溫表為PID自動溫控表。 本實用新型具有的優點和積極效果是由於換冷單元為一體化，具有熱 容量大，換熱面積大效率高等特點，同時引入高精度多功能控溫表和PID控 溫方式，採用液體循環致冷結構，設置多重報警和保護功能，建立高效致冷 器工作模式，提高致冷效率，建立與計算機通訊接口，實現數據採集與通訊 的智能化功能。高精度智能化溫差電液冷控溫單元具有溫精度高、致冷功率 大、效率高，能夠實現自適應控溫及計算機實時監控等優點。該單元能夠實 現0D 3(TC的大範圍精確控溫，能夠對300W的熱負載實現3(TC以下的精 確控溫，控溫精度高、致冷功率大、效率高，能夠實現自適應控溫，適於靜 態部件控溫及計算機實時監控。

圖i為本實用新型高精度智能化溫差電液冷控溫單元外形示意圖； 圖2為本實用新型高精度智能化溫差電液冷控溫單元液循環部件連接示 意圖；圖3為本實用新型高精度智能化溫差電液冷控溫單元熱交換系統換冷單元局部剖主視圖；圖4為本實用新型高精度智能化溫差電液冷控溫單元熱交換系統換冷單 元局部剖俯視圖；圖5為本實用新型高精度智能化溫差電液冷控溫單元電路連接示意圖； 圖6為本實用新型高精度智能化溫差電液冷控溫單元聲光報警、保護電 路示意圖。圖中的標號分別為l為水箱蓋，2為外殼，3為控溫表，4為提手，5 為COM口， 6為欠水報警燈，7為過水報警燈，8為風扇罩，9為排水口， 10 為出水口， ll為進水口， 12為致冷開關，13為電源開關，14為磁力泵，15 為蓄水水箱，16為負載，17為熱偶，18為溫差電致冷器，19為高密散熱器,20為風扇，21為導熱臺，22為肋片，23為緊固螺栓，24為密封圈，25為出 水嘴，26為緊固法蘭，27為進水嘴，28為開關電源，29為加熱器，30為固 態繼電器，31為液位浮子，32為欠水報警揚聲器，33為過水報警揚聲器， 34為電磁繼電器。
具體實施方式
為能進一步了解本實用新型的發明內容、特點及功效，茲列舉以下實施 例，並配合附圖詳細說明如下請參照圖1-圖6:選用開關電源工作電壓24V,工作電流12.4A, 4串4 並的混聯方式的16片TEC1-12706型溫差電致冷器18冷麵與換冷單元緊密接 觸，實現換冷，換冷單元為內側均句三排直紋肋片外側導熱臺21的結構，增 加換冷器熱容量，內側有肋片，大大增加了熱交換面積，換熱效率大幅提高。 換冷單元四周設置有緊固法蘭26， 一個進水嘴27、 一個出水嘴25,兩個三 排換熱肋片22之間有橡膠密封圈24，保證換冷單元良好密封。由緊固螺栓 23將緊固法蘭26互相夾緊。整個熱交換系統從中心到兩邊依次為換冷單元、 溫差電致冷器18、高密散熱器19、風扇20,通過將兩側高密散熱器19夾緊 實現三者間良好的定位和熱接觸，各個接觸面都均勾塗抹導熱矽脂，保證良 好導熱。加工一個帶有上、中、下三層的外殼2,外殼2上層有聚四氟蓄水 水箱15和控溫表3，外殼2中層有磁力泵14、單元電路和聲光報警保護電路, 外殼2下層有熱交換系統和進水口 11、出水口 IO和排水口 9,分別分區定位， 互不幹涉。外殼2頂部有一個水箱蓋1;外殼2前面上層有一個220VAC電源 控溫表3，外殼2前面中間有與計算機連接的C0M 口 5、欠水報警燈6、過水 報警燈7、致冷開關12和電源開關13，外殼2兩側還分別有提手4和風扇罩 8。為保證熱交換系統絕熱保溫性能利用聚氨脂泡沬進行均勻填充，同時也增 強了結構機械強度。熱交換系統、磁力泵14、負載16、蓄水水箱15構成密 閉液體循環系統，磁力泵14提供液體往復循環動力，保證循環液通過熱交換 系統不斷放熱，降至所需溫度。進水口 ll和出水口 IO分別與熱交換系統的 進水嘴27和出水嘴25相連接保證循環液的連通性。進水口 11和出水口 10 通過循環管路與外界負載相連接，實現負載控溫.220VAC電源為控溫表3、開關電源28和由固態繼電器30控制的加熱器29供電，熱偶17置於熱交換 系統換冷單元出水嘴處實時監測溫度。控溫表3還具有串行輸出的功能，通 過C0M 口 5與上位計算機實施通訊，將系統溫度和溫差電致冷器18工作狀態 實時以波形和數據形式輸出，便於分析和檢索，蓄水水箱15內引入了液位浮 子31來控制液面保證致冷媒介處於最佳容量狀態，當液面高於或低於液位浮 子31控制線時輸出報警信號，過水報警燈7或欠水報警燈6閃亮報警，過水 報警揚聲器33或欠水報警揚聲器32報鳴，通過放水或補水保證液位浮子31 處於安全範圍；當蓄水水箱15過水或欠水時均接通電磁繼電器34，當沒有 信號觸發電磁繼電器34時其處於常閉狀態，溫差電致冷器18正常工作，當 有欠水或過水時電磁繼電器34被觸發，處於常開，致冷系統中斷工作保護系 統不受影響。高精度智能化溫差電液冷控溫單元工作過程如下當整個系統處於待機 狀態時，控溫表顯示當前熱偶測定溫度。接通總電源磁力泵開啟，循環液處 於流動狀態。接通致冷開關，該單元處於致冷待機狀態，如果所要求控制溫 度高於熱偶當前監測溫度，那麼控溫表輸出信號控制致冷開始工作，直至達 到設定溫度；相反，如果所要求控制溫度低於熱偶當前監測溫度控溫控制繼 電器輸出，加熱器工作，直至達到設定溫度。由於PID儀表具有自整定功能， 可以實現連續精密控溫；當蓄水水箱內的液位浮子高於設定水位時，此時過 水報警燈閃亮而過水揚聲器開始報鳴提示此時系統處於過水狀態，並觸發電 磁繼電器切斷常閉開關，使之處於常開狀態，切斷致冷器工作電壓，保護整個系統不損壞，需打開單元排水口排出多於液體後，單元正常工作；相反，欠水報警時需要向蓄水水箱中注入液體到安全液面後單元正常工作。報警保 護系統的使用可以使該單元處於無人化管理狀態。該單元的工作狀態可以通 過計算機串行口通過設計軟體運行程序進行監測和控制，實時釆集數據信息， 需要時可以通過計算機將溫度和工作狀態的波形和數據導出。
權利要求1.一種溫差電液冷控溫單元，包括熱交換系統、蓄水水箱、磁力泵和負載構成整個單元的密閉液循環系統，其特徵在於所述熱交換系統從中心到兩邊依次為換冷單元、溫差電致冷器、高密散熱器、風扇，所述溫差電致冷器冷麵接觸換冷單元，所述溫差電致冷器熱面接觸高密散熱器，通過兩側高密散熱器將換冷單元、溫差電致冷器、高密散熱器定位和熱接觸，其各個接觸面均勻塗抹導熱矽脂。
2. 根據權利要求l所述的溫差電液冷控溫單元，其特徵在於所述換冷單元 為兩個相對固定的鋁合金一體化三排換熱肋片，所述肋片表面設置有導熱臺， 換冷單元四周設置有緊固法蘭，和兩個水嘴，所述兩個三排換熱肋片之間設 置有橡膠密封圏，由緊固螺栓將所述緊固法蘭互相夾緊，所述兩個水嘴一個 為進水嘴、 一個為出水嘴。
3. 根據權利要求l所述的溫差電液冷控溫單元，其特徵在於所述溫差電液 冷控溫單元設置有一個上、中、下三層外殼，所述上層有聚四氟蓄水水箱和 控溫表，蓄水水箱內設置有液位浮子，所述中層有磁力泵、單元電路和聲光 報警保護電路，所述下層有熱交換系統和排水、進水口。
4. 根據權利要求3所述的溫差電液冷控溫單元，其特徵在於所述外殼頂部 設置有一個水箱蓋；所述外殼前面上層固定一個220VAC電源控溫表，外殼前 面中層有與上位計算機連接的COM 口、欠水報警燈、過水報警燈、致冷開關 和電源開關，外殼前面下層有進水口、排水口和出水口；所述外殼前面兩側 分別有提手和風扇罩。
5. 根據權利要求3所述的溫差電液冷控溫單元，其特徵在於所述外殼中層 單元電路是220VAC電源為控溫表、開關電源和由固態繼電器控制的加熱器供 電，熱偶置於熱交換系統換冷單元出水嘴處；所述外殼中層聲光報警保護電 路為由電磁繼電器控制所述液位浮子的水位。
6. 根據權利要求l所述的溫差電液冷控溫單元，其特徵在於所述熱交換系 統周圍均勻填充有聚氨脂泡沫。
7. 根據權利要求l所述的溫差電液冷控溫單元，其特徵在於所述風扇為高 速滾珠軸流風扇。
8. 根據權利要求4所述的溫差電液冷控溫單元，其特徵在於所述控溫表為 PID自動溫控表。
專利摘要本實用新型屬於一種溫差電液冷控溫單元，包括熱交換系統、蓄水水箱、磁力泵和負載構成整個單元的密閉液循環系統，其特點是所述熱交換系統從中心到兩邊依次為換冷單元、溫差電致冷器、高密散熱器、風扇，所述溫差電致冷器冷麵接觸換冷單元，所述溫差電致冷器熱面接觸高密散熱器，通過兩側高密散熱器將換冷單元、溫差電致冷器、高密散熱器定位和熱接觸，其各個接觸面均勻塗抹導熱矽脂。由於換冷單元為一體化，具有熱容量大，換熱面積大效率高等特點，能夠實現0℃～30℃的大範圍精確控溫，能夠對300W的熱負載實現30℃以下的精確控溫，控溫精度高、致冷功率大、效率高，能夠實現自適應控溫，適於靜態部件控溫及計算機實時監控。
文檔編號G05D23/00GK201110975SQ20072009897
公開日2008年9月3日 申請日期2007年12月17日 優先權日2007年12月17日
發明者王鐵民, 陳學軍, 馬洪奎, 齊雅青 申請人:中國電子科技集團公司第十八研究所