一種風冷型半導體製冷恆溫設備的製造方法
2023-09-18 04:18:50
專利名稱:一種風冷型半導體製冷恆溫設備的製造方法
【專利摘要】一種高精度的風冷型半導體製冷恆溫設備，本實用新型屬於工業製冷領域，包括溫度傳感器、流量傳感器、冷媒箱、泵、板翅式散熱器、製冷片組件、調速風扇、板翅式散熱器、流量調節閥、可調直流電源和控制器；所述溫度傳感器、流量傳感器、冷媒箱、泵、板翅式散熱器、製冷片組件、調速風扇、板翅式散熱器、流量調節閥、可調直流電源、控制器之間相互固定連接；本實用新型提出的一種風冷型半導體製冷設備，通過溫度傳感器、流量傳感器、可調直流電源、調速風扇、流量調節閥同時監測和調節系統的流量值和溫度值，最終實現高精度的溫度控制。
【專利說明】
一種風冷型半導體製冷恆溫設備
技術領域
[0001]本實用新型屬於工業製冷領域，特別是涉及風冷型半導體製冷恆溫設備，所涉及的恆溫設備裝置中的應用製冷片能獲得一定製冷量的，並且該製冷片的熱端採用風冷方式散熱。
【背景技術】
[0002]半導體製冷主要是帕爾帖效應在製冷領域的應用。半導體製冷技術的主要優點有:1)、在製冷片兩端接通直流電源，可立刻生成一定製冷量，製冷迅速，操作簡單;2)、與壓縮相變製冷相比，無可動部件，無摩擦損傷，可靠性強;3)、製冷量僅受製冷片性能參數、散熱情況、電流大小影響，容易實現高精度溫度控制;4)、不需要冷媒，無汙染。半導體製冷技術尤其適用於製冷量不大，又要求裝置非常緊湊的場合。目前，該技術廣泛應用於國防、科研試驗、工業和醫療衛生等領域，實現對儀器儀表、電子元件、藥品、疫苗等的冷卻、加熱和恆溫控制;在工業及民用領用，半導體製冷技術也被逐漸受到重視。
[0003]對此，國家局於2010年I月13號公布了一份名為「半導體製冷、制熱設備和空調」、申請號為「200910090702.2」的中國專利文獻，該案中公開了一種半導體製冷、制熱設備和空調，它側重於解決隔離製冷片冷端和熱端並獲得較好製冷效果的的問題，提出了兩個換熱器的方法把半導體製冷片冷、熱端的能量分別帶出。然而，該案並沒有解決「對變化熱負荷的恆定溫控需求」的問題，但在工業上，我們會常常遇到對變化熱負荷的恆定溫控需求方面的問題。因此，本實用新型為了解決工業上發熱部件需恆定溫度環境工作的問題，提出了一種基於半導體製冷技術的風冷型半導體製冷恆溫設備。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型針對以上的問題，提供一種易於實現高精度溫度控制的半導體製冷恆溫設備，用於解決工業領域中的動態熱負荷的恆定溫控難題。
[0005]本實用新型的技術方案是:一種風冷型半導體製冷恆溫設備，包括:溫度傳感器、流量傳感器、冷媒箱、慄、換熱器、製冷片組件、第一調速風扇、第二調速風扇、第一板翅式散熱器、第二板翅式散熱器、流量調節閥、可調直流電源、控制器，
[0006]所述溫度傳感器的出口與流量傳感器的進口連接，所述流量傳感器的出口與冷媒箱的進口連接，所述冷媒箱的出口與慄的進口連接，所述慄的出口與換熱器的進口連接，所述換熱器的出口與流量調節閥的進口連接；
[0007]所述換熱器、製冷片組件和第一板翅式散熱器、第二板翅式散熱器之間固定連接；所述第一調速風扇、第二調速風扇安設於第一板翅式散熱器、第二板翅式散熱器的外部；
[0008]所述控制器的信號輸入口通過數據線與所述溫度傳感器和流量傳感器連接，所述控制器的信號輸出口通過數據線分別與流量調節閥和可調直流電源連接。
[0009]所述第一板翅式散熱器及第二板翅式散熱器包括底板和固定連接於底板上的散熱翅片；
[0010]在所述第一板翅式散熱器、第二板翅式散熱器的底板上分別開設有底板通孔一，在所述底板通孔一的內部穿設有第一緊固件，
[0011]所述第一緊固件包括第一螺杆、第一螺母、彈簧墊圈、第一墊圈和第二墊圈；所述第一螺杆穿設於底板通孔一的內部，將第一板翅式散熱器、第二板翅式散熱器固定連接，所述第一螺母通過螺旋紋與所述第一螺杆的頭部固定連接，在所述第一螺母與第一板翅式散熱器的連接處從外到內分別安設有彈簧墊圈及第一墊圈，在所述第一螺杆的根部與第二板翅式散熱器連接處之間設有第二墊圈。
[0012]在所述底板上還開設有底板通孔二，在所述第一板翅式散熱器和第二板翅式散熱器的外部分別設置有「U」形風罩，在所述「U」形風罩上還開設有風罩通孔，在所述風罩通孔和底板通孔二中穿設有第二緊固件，
[0013]所述第二緊固件包括第二螺杆和第二螺母，所述第二螺杆穿設於所述兩孔之間，所述第二螺母通過螺紋與第二螺杆連接。
[0014]所述「U」形風罩的長度大於第一、二板翅式散熱器的翅片長度。
[0015]在所述製冷片組件、換熱器和第一板翅式散熱器及第二板翅式散熱器之間均設置有導熱強化材料，所述導熱強化材料為導熱矽脂、銀箔、銅箔、鋁箔之一。
[0016]本實用新型的有益效果:本實用新型提出的一種風冷型半導體製冷設備，通過溫度傳感器、流量傳感器、可調直流電源、調速風扇、流量調節閥同時監測和調節系統的流量值和溫度值，最終實現高精度的溫度控制。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型的結構不意圖；
[0018]圖2為設備流量傳感器後置示意圖；
[0019]圖3為若干個製冷片串聯組成製冷片組件示意圖；
[0020]圖4為偶數個製冷片等量分成兩組並聯組成製冷片組件示意圖；
[0021 ]圖5為製冷片的第一種彈性擠壓結構示意圖；
[0022]圖6為製冷片第二種彈性擠壓結構示意圖；
[0023]圖7為調速風扇設置於翅片側端示意圖；
[0024]圖8為帶有梳齒結構的板翅式散熱器的結構示意圖；
[0025]圖9為調速風扇側置時的風罩結構示意圖。
[0026]其中圖1是溫度傳感器；
[0027]2是流量傳感器；
[0028]3是冷媒箱；
[0029]4 是慄；
[0030]5是換熱器；
[0031 ]6是製冷片組件，61是製冷片，62是導線；
[0032]7a是第一調速風扇，7b是第二調速風扇;71是動力驅動元件；
[0033]8a是第一板翅式散熱，Sb是第二板翅式散熱器，81是底板通孔一，82是加強筋結構；
[0034]9是流量調節閥；
[0035]10為可調直流電源；
[0036]11是控制器；
[0037]12是第一緊固件，121是第一螺杆，122是第一螺母，123是彈簧墊圈，124a是第一墊圈，124b是第二墊圈；
[0038]125是壓縮彈簧；
[0039]13是「U」形風罩；131是風罩通孔；
[0040]14是第二緊固件。
【具體實施方式】
[0041]如圖1-9所示，一種風冷型半導體製冷恆溫設備，包括:溫度傳感器1、流量傳感器2、冷媒箱3、慄4、換熱器5、製冷片組件6、第一調速風扇7a、第二調速風扇7b、第一板翅式散熱器8a、第二板翅式散熱器Sb、流量調節閥9、可調直流電源10、控制器11，
[0042]所述溫度傳感器I的出口與流量傳感器2的進口連接，所述流量傳感器2的出口與冷媒箱3的進口連接，所述冷媒箱3的出口與慄4的進口連接，所述慄4的出口與換熱器5的進口連接，所述換熱器5的出口與流量調節閥9的進口連接；
[0043]對於流量控制，所述流量傳感器2實時向控制器11發送流量信號，所述控制器11根據設定流量值實時向流量調節閥9發送開度調節信號，通過負偏差控制使流量恆定在設定值;對於溫度控制，所述溫度傳感器I實時向控制器11發送溫度信號，所述控制器11根據設定溫度值實時向可調直流電源9和第一及第二調速風扇發送控制信號，通過改變可調直流電源10的輸出電流和第一及第二調速風扇的轉速可實現溫度的高精密控制；
[0044]優選的，所述流量傳感器2還可以設置於換熱器5與流量調節閥9之間，所述流量傳感器2的進口與所述換熱器5的出口連接，所述流量傳感器2的出口與流量調節閥9的進口連接，所述優選方案可消除因置入式溫度傳感器擾亂流場而影響流量傳感器測量精度的問題;此外，流量傳感器2設置於流量調節閥9的前端，使它更易於快速地響應流量調節閥9開度調整帶來的流量變化，進而可以更好地精確調節流量；
[0045]所述換熱器5、製冷片組件6和第一板翅式散熱器8a、第二板翅式散熱器8b之間固定連接;所述換熱器5、製冷片組件6和第一板翅式散熱器8a、第二板翅式散熱器8b之間固定連接;所述第一調速風扇7a、第二調速風扇7b安設於第一板翅式散熱器8a、第二板翅式散熱器Sb的外部；當所述第一及第二調速風扇運轉時，在板翅式散熱器內形成受迫對流換熱，帶走由製冷片組件6生成的熱量;所述換熱器5的兩端分別設置有製冷片組件6、第一及第二板翅式散熱器和第一及第二調速風扇，進而可提高換熱器5單位面積上的製冷功率;在所述第一調速風扇7a、第二調速風扇7b上還設有動力驅動元件71，所述動力驅動元件71用以驅動第一調速風扇7a及第二調速風扇7b。
[0046]所述控制器11的信號輸入口通過數據線與所述溫度傳感器I和流量傳感器2連接，所述控制器11的信號輸出口通過數據線分別與流量調節閥9和可調直流電源10連接;這樣可以實時的獲取回流溫度和循環流量信息，所述回流溫度的穩定程度作為評價溫控效果的指標;
[0047]其中所述製冷片組件6由若干個製冷片61通過導線62連接串聯組成，所述製冷片組件6還可以由偶數個製冷片61等量分成兩組通過導線62連接並聯組成。
[0048]所述第一板翅式散熱器8a及第二板翅式散熱器8b包括底板和固定連接於底板上的散熱翅片;所述散熱翅片為梳齒結構，在所述散熱翅片與底板的連接處還設有加強筋結構82;所述梳齒結構可以提高流經氣流的紊亂程度，增大換熱面積，能更好的強化換熱;所述加強筋結構82可以提高底板在一個方向上的剛度，進而使得所述第一及第二板板翅式散熱器的底板厚度可適當減薄以減少熱阻，另外，剛度的增大使得所述第一及第二板板翅式散熱器可以用更大的力去擠壓製冷片組件6，有利於消除間隙，提高傳熱。
[0049]在所述第一板翅式散熱器8a、第二板翅式散熱器8b的底板上分別開設有底板通孔一 81，在所述底板通孔一 81的內部穿設有第一緊固件12，
[0050]所述第一緊固件12包括第一螺杆121、第一螺母122、彈簧墊圈123、第一墊圈124a和第二墊圈124b;所述第一螺杆121穿設於底板通孔一 81的內部，將第一板翅式散熱器8a、第二板翅式散熱器8b固定連接，所述第一螺母122通過螺旋紋與所述第一螺杆121的頭部固定連接，在所述第一螺母122與第一板翅式散熱器8a的連接處從外到內分別安設有彈簧墊圈123及第一墊圈124a，在所述第一螺杆121的根部與第二板翅式散熱器Sb連接處之間設有第二墊圈124b，所述製冷片組件6通常是由陶瓷材料製成，且厚度較薄，擠壓不均衡會發生脆性破裂;通過第一緊固件12及彈簧墊圈123的彈性調節，可以使得製冷片組件6的擠壓力更為均勻；
[0051]優選的，所述的彈簧墊圈123還可以優選為壓縮彈簧125;通過壓縮彈簧125的彈性調節，這樣也可以使得製冷片組件6的擠壓力更為均勻。
[0052]在所述底板上還開設有底板通孔二，在所述第一板翅式散熱器8a和第二板翅式散熱器Sb的外部分別設置有「U」形風罩13，在所述「U」形風罩上13還開設有風罩通孔131，在所述風罩通孔131和底板通孔二中穿設有第二緊固件14，
[0053]所述第二緊固件14包括第二螺杆和第二螺母，所述第二螺杆穿設於所述兩孔之間，所述第二螺母通過螺紋與第二螺杆連接；當所述第一及第二調速風扇設置於所述第一及第二板翅式散熱器上的散熱翅片的側端時，這樣就可以保證此時氣流能更多地帶走熱量。
[0054]所述「U」形風罩13的長度大於第一、二板翅式散熱器的翅片長度;這樣可以使得使第一及第二調速風扇與第一及第二板翅式散熱器上的翅片端面之間留有一定的間隙；當所述第一及第二調速風扇的葉片旋轉時，受葉片形狀和離心力影響臨近區域的風壓嚴重不均衡，此「間隙」可有效緩解流經翅片風量不均的問題。
[0055]在所述製冷片組件6、換熱器5和第一板翅式散熱器8a及第二板翅式散熱器Sb之間均設置有導熱強化材料，所述導熱強化材料為導熱矽脂、銀箔、銅箔、鋁箔之一。
【主權項】
1.一種風冷型半導體製冷恆溫設備，其特徵在於，包括:溫度傳感器、流量傳感器、冷媒箱、慄、換熱器、製冷片組件、第一調速風扇、第二調速風扇、第一板翅式散熱器、第二板翅式散熱器、流量調節閥、可調直流電源、控制器， 所述溫度傳感器的出口與流量傳感器的進口連接，所述流量傳感器的出口與冷媒箱的進口連接，所述冷媒箱的出口與慄的進口連接，所述慄的出口與換熱器的進口連接，所述換熱器的出口與流量調節閥的進口連接； 所述換熱器、製冷片組件和第一板翅式散熱器、第二板翅式散熱器之間固定連接;所述第一調速風扇、第二調速風扇安設於第一板翅式散熱器、第二板翅式散熱器的外部； 所述控制器的信號輸入口通過數據線與所述溫度傳感器和流量傳感器連接，所述控制器的信號輸出口通過數據線分別與流量調節閥和可調直流電源連接。2.根據權利要求1所述的一種風冷型半導體製冷恆溫設備，其特徵在於，所述第一板翅式散熱器及第二板翅式散熱器包括底板和固定連接於底板上的散熱翅片； 在所述第一板翅式散熱器、第二板翅式散熱器的底板上分別開設有底板通孔一，在所述底板通孔一的內部穿設有第一緊固件， 所述第一緊固件包括第一螺杆、第一螺母、彈簧墊圈、第一墊圈和第二墊圈；所述第一螺杆穿設於底板通孔一的內部，將第一板翅式散熱器、第二板翅式散熱器固定連接，所述第一螺母通過螺旋紋與所述第一螺杆的頭部固定連接，在所述第一螺母與第一板翅式散熱器的連接處從外到內分別安設有彈簧墊圈及第一墊圈，在所述第一螺杆的根部與第二板翅式散熱器連接處之間設有第二墊圈。3.根據權利要求1所述的一種風冷型半導體製冷恆溫設備，其特徵在於，在所述第一板翅式散熱器、第二板翅式散熱器的底板上還開設有底板通孔二，在所述第一板翅式散熱器和第二板翅式散熱器的外部分別設置有「U」形風罩，在所述「U」形風罩上還開設有風罩通孔，在所述風罩通孔和底板通孔二中穿設有第二緊固件， 所述第二緊固件包括第二螺杆和第二螺母，所述第二螺杆穿設於所述兩孔之間，所述第二螺母通過螺紋與第二螺杆連接。4.根據權利要求3所述的一種風冷型半導體製冷恆溫設備，其特徵在於，所述「U」形風罩的長度大於第一、二板翅式散熱器的翅片長度。5.根據權利要求1所述的一種風冷型半導體製冷恆溫設備，其特徵在於，在所述製冷片組件、換熱器和第一板翅式散熱器及第二板翅式散熱器之間均設置有導熱強化材料，所述導熱強化材料為導熱矽脂、銀箔、銅箔、鋁箔之一。
【文檔編號】F25B49/00GK205718054SQ201620232963
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年3月24日
【發明人】馮佔輝
【申請人】無錫溥匯機械科技有限公司