一种测量过冷点或冰点的半导体制冷装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种测量过冷点或冰点的半导体制冷装置，提供一种便携性好，成本低，使用方便的装置。包括由导冷金属制成的样品盒、半导体制冷模块和水冷散热系统，半导体制冷模块包括第一液冷水板、第一半导体制冷片和导冷板，第一半导体制冷片的热端与第一液冷水板的上表面相接触，第一半导体制冷片的冷端与导冷板相接触，第一液冷水板的下表面与空气相接触，第一液冷水板的液体进口和液体出口分别与水冷散热系统的液体出口和液体进口连接；样品盒放置于导冷板上。本实用新型的测量装置可以在短时间内测量出物品的过冷点或冰点，便携性好、成本低、测量时间短，使用便利。
【专利说明】一种测量过冷点或冰点的半导体制冷装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及制冷【技术领域】，特别是涉及一种测量过冷点或冰点的半导体制冷
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【背景技术】
[0002]冰点是所有低温贮藏物的贮存临界点，它对于确定相应的贮藏工艺具有决定作用，因此对贮藏物冰点的研究成为冷冻、冷藏研究领域中的热点之一。
[0003]当前测量冰点常用的方法有传统的冻结法和DSC测量法这两种。DSC方法主要是在降温过程中，通过和参照物的比较，得出温降曲线，设备比较昂贵，在使用过程中耗材比较大，操作费用高；冻结法则是通过直接降温方法得出温度变化曲线，需要一个固定的低温装置，体积大，便携性差，适用场合少。这两种方法的测量装置都不够灵活，不便移动，而且，成本较高，测定周期较长，这就限制了使用场合。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种便携性好，成本低，使用方便的测量物品过冷点或冰点的半导体制冷装置。
[0005]为实现本实用新型的目的所采用的技术方案是:
[0006]一种测量过冷点或冰点的半导体制冷装置，包括由导冷金属制成的样品盒、半导体制冷模块和水冷散热系统，所述半导体制冷模块包括第一液冷水板、第一半导体制冷片和导冷板，所述第一半导体制冷片的热端与所述第一液冷水板的上表面相接触，所述第一半导体制冷片的冷端与所述导冷板相接触，所述第一液冷水板的下表面与空气相接触，所述第一液冷水板的液体进口和液体出口分别与所述水冷散热系统的液体出口和液体进口连接；所述样品盒放置于所述导冷板上，所述样品盒中放置有待测样品，所述待测样品上设置有热电偶，所述热电偶通过数据采集仪与数据处理计算机连接。
[0007]所述水冷散热系统包括第一水冷模块，所述第一水冷模块包括第一水箱、第一水泵、第二半导体制冷片和第二液冷水板，所述第二半导体制冷片的冷端与所述第二液冷水板相接触，所述第二半导体制冷片的热端与空气相接触或与第二水冷模块相接；所述第一水箱的出水口与所述第一水泵的进水口连接，所述第一水泵的出水口与所述第一液冷水板的液体进口连接，所述第一液冷水板的液体出口与所述第二液冷水板的液体进口连接，所述第二液冷水板的液体出口与所述第一水箱的进口连接。
[0008]所述第二水冷模块包括第三液冷水板、水冷散热器、第二水箱和第二水泵，所述第三液冷水板的液体出口与所述水冷散热器的进水口连接，所述水冷散热器的出水口通过所述第二水箱与所述第二水泵的进口连接，所述第二水泵的出水口与所述第三液冷水板的液体进口连接。
[0009]所述第一半导体制冷片的热端与所述第一液冷水板之间及所述第一半导体制冷片的冷端与所述导冷板之间分别涂覆有第一导热脂层。
[0010]所述第二半导体制冷片与第二液冷水板之间及所述第二半导体制冷片与所述第三液冷水板之间分别涂覆有第二导热脂层。
[0011]所述导冷板为铝板，样品盒由铜板制成。
[0012]所述样品盒外部包覆有第一保温层。
[0013]所述第二液冷水板外部包覆有第二保温层。
[0014]所述第一半导体制冷片、导冷板及第一液冷水板固定连接。
[0015]所述第二半导体制冷片、第二液冷水板及第三液冷水板固定连接。
[0016]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0017]1、本实用新型的装置采用半导体制冷模块和水冷系统组成，通过半导体制冷片给导冷板制冷，再由导冷板把冷量传递给样品盒，样品在样品盒中降温，而水冷散热系统用来带走整个过程中半导体制冷片热端的热量。便携性好、成本低、测量时间短。可根据样品具体物性在样品与样品盒底部之间适当加入不同的导热介质，来控制样品的降温速率，使用方便。
[0018]2、本实用新型的装置在测量过程中只有水冷散热器风扇的声音，噪音极小，整个测量装置小巧灵活，结构简单，操作便利。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1所示为本实用新型测量过冷点或冰点的半导体制冷装置的结构示意图；
[0020]图2所示为半导体制冷模块的结构示意图。
【具体实施方式】
[0021]以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
[0022]本实用新型测量过冷点或冰点的半导体制冷装置的示意图如图1和图2所示，包括包括由导冷金属制成的样品盒9、半导体制冷模块I和水冷散热系统，所述半导体制冷模块I包括第一液冷水板1、第一半导体制冷片4和导冷板6，所述第一半导体制冷片4的热端与所述第一液冷水板I的上表面相接触，所述第一半导体制冷片4的冷端与所述导冷板6相接触，所述第一液冷水板I的下表面与空气相接触，所述第一液冷水板I的液体进口和液体出口分别与所述水冷散热系统的液体出口和液体进口连接；所述样品盒9放置于所述导冷板6上，所述样品盒中放置有待测样品，所述半导体制冷模块I中的半导体制冷片4的冷端用来给样品盒降温，所述半导体制冷模块I中也可根据需要适当匹配一级、二级、三级等半导体制冷片。样品盒9的底部可以放置不同导热率的介质来控制样品的降温速率。所述半导体制冷片4的热端的热量由水冷散热系统吸收。所述待测样品上设置有热电偶，所述热电偶通过数据采集仪与数据处理计算机连接。利用半导体制冷快速降温，通过样品的降温曲线准确得到样品的过冷点和冰点。本实施例中，所述第一半导体制冷片4、导冷板6及液冷水板I通过螺栓8、螺母7和卡扣2固定连接。本实施例中，所述导冷板6为铝板，样品盒由铜板制成。为了防止冷量的损失，所述样品盒9外部包覆有第一保温层5。
[0023]所述水冷散热系统包括第一水冷模块II，所述第一水冷模块II包括第一水箱10、第一水泵11、第二半导体制冷片12和第二液冷水板16，所述第二半导体制冷片12的冷端与所述第二液冷水板16相接触，所述第二半导体制冷片12的热端与空气相接触或与第二水冷模块III相接，根据测量温度的需要选择，当所需温度比较低时，增加第二水冷模块III的使用。所述第一水箱10的出水口与所述第一水泵11的进水口连接，所述第一水泵11的出水口与所述第一液冷水板I的液体进口连接，所述第一液冷水板I的液体出口与所述第二液冷水板16的液体进口连接，所述第二液冷水板16的液体出口与所述第一水箱10的进口连接。为了防止冷量的损失，所述第二液冷水板16外部包覆有第二保温层17。
[0024]所述第二水冷模块III包括第三液冷水板19、水冷散热器20、第二水箱21和第二水泵22，所述第三液冷水板19的液体出口与所述水冷散热器20的进水口连接，所述水冷散热器20的出水口通过所述第二水箱21与所述第二水泵22的进口连接，所述第二水泵22的出水口与所述第三液冷水板19的液体进口连接。
[0025]为了加快热量或冷量的传导，所述第一半导体制冷片4的热端与所述第一液冷水板之间及所述第一半导体制冷片4的冷端与所述导冷板6之间分别涂覆有第一导热脂层3。
[0026]所述第二半导体制冷片12与第二液冷水板16之间及所述第二半导体制冷片12与所述第三液冷水板19之间分别涂覆有第二导热脂层18。
[0027]其中，所述第二半导体制冷片12、第二液冷水板16及第三液冷水板19通过螺栓13、螺母14和卡扣15固定连接。
[0028]所述半导体制冷模块和水冷散热系统中的螺栓、螺母分布在样品盒的外侧，并由保温层密封。
[0029]初次开机运行需要在所述水冷散热系统的第一水箱和第二水箱中注入足量的冷水，以系统运行过程中水量充足。
[0030]为避免冷桥现象，半导体制冷模块及其水冷散热系统中用来紧固的螺栓、螺母、液冷水板卡扣都经过有效隔热处理，并在第一半导体制冷片冷端及其周围相关位置用保温层有效隔热密封。
[0031]所述半导体制冷模块I中，第一半导体制冷片4工作时，冷端将冷量传递给导冷板6制冷，再由导冷板6把冷量传递给样品盒9，样品在样品盒9中降温，而水冷散热系统用来带走整个过程中第一半导体制冷片4热端的热量。在整个水冷散热系统中，第一液冷水板I中的水通过导热吸收第一半导体制冷片4热端的热量后，进入第二液冷水板16中，第二液冷水板16中的水再经由第二半导体制冷片12冷端降温后，进入第一水箱10中，再从第一水箱10进入到第一水泵11中，然后回到第一液冷水板I中继续吸收第一半导体制冷片4热端的热量；第二半导体制冷片12的冷端给第二液冷水板16降温，而热端产生的热量由第三液冷水板19中的水吸收，再由水把热量带到水冷散热器20中，通过风冷降温，降温之后的水再进入第二水箱21中，然后经由第二水泵22回到第三液冷水板19中，通过第三液冷水板19导热继续来给第二半导体制冷片12的热端降温。系统由此完成整个循环。
[0032]所述待测样品可以是适当大小的块状固体或者纱布过滤后的均匀汁液，置于样品盒9的适当位置后与热电偶连接，然后盖上保温端盖，通过热电偶另一端与数据采集仪、数据处理计算机连接来采集获得样品的降温曲线，由此可以清楚地看到被测量样品的温降过程和相应的过冷点、冰点及整个相变过程。
[0033]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种测量过冷点或冰点的半导体制冷装置，其特征在于，包括由导冷金属制成的样品盒、半导体制冷模块和水冷散热系统，所述半导体制冷模块包括第一液冷水板、第一半导体制冷片和导冷板，所述第一半导体制冷片的热端与所述第一液冷水板的上表面相接触，所述第一半导体制冷片的冷端与所述导冷板相接触，所述第一液冷水板的下表面与空气相接触，所述第一液冷水板的液体进口和液体出口分别与所述水冷散热系统的液体出口和液体进口连接；所述样品盒放置于所述导冷板上，所述样品盒中放置有待测样品，所述待测样品上设置有热电偶，所述热电偶通过数据采集仪与数据处理计算机连接。
2.根据权利要求1所述的测量过冷点或冰点的半导体制冷装置，其特征在于，所述水冷散热系统包括第一水冷模块，所述第一水冷模块包括第一水箱、第一水泵、第二半导体制冷片和第二液冷水板，所述第二半导体制冷片的冷端与所述第二液冷水板相接触，所述第二半导体制冷片的热端与空气相接触或与第二水冷模块相接；所述第一水箱的出水口与所述第一水泵的进水口连接，所述第一水泵的出水口与所述第一液冷水板的液体进口连接，所述第一液冷水板的液体出口与所述第二液冷水板的液体进口连接，所述第二液冷水板的液体出口与所述第一水箱的进口连接。
3.根据权利要求2所述的测量过冷点或冰点的半导体制冷装置，其特征在于，所述第二水冷模块包括第三液冷水板、水冷散热器、第二水箱和第二水泵，所述第三液冷水板的液体出口与所述水冷散热器的进水口连接，所述水冷散热器的出水口通过所述第二水箱与所述第二水泵的进口连接，所述第二水泵的出水口与所述第三液冷水板的液体进口连接。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的测量过冷点或冰点的半导体制冷装置，其特征在于，所述第一半导体制冷片的热端与所述第一液冷水板之间及所述第一半导体制冷片的冷端与所述导冷板之间分别涂覆有第一导热脂层。
5.根据权利要求3所述的测量过冷点或冰点的半导体制冷装置，其特征在于，所述第二半导体制冷片与第二液冷水板之间及所述第二半导体制冷片与所述第三液冷水板之间分别涂覆有第二导热脂层。
6.根据权利要求4所述的测量过冷点或冰点的半导体制冷装置，其特征在于，所述导冷板为铝板，样品盒由铜板制成。
7.根据权利要求5所述的测量过冷点或冰点的半导体制冷装置，其特征在于，所述样品盒外部包覆有第一保温层。
8.根据权利要求5所述的测量过冷点或冰点的半导体制冷装置，其特征在于，所述第二液冷水板外部包覆有第二保温层。
9.根据权利要求4所述的测量过冷点或冰点的半导体制冷装置，其特征在于，所述第一半导体制冷片、导冷板及第一液冷水板固定连接。
10.根据权利要求3所述的测量过冷点或冰点的半导体制冷装置，其特征在于，所述第二半导体制冷片、第二液冷水板及第三液冷水板固定连接。
【文档编号】F25B21/02GK204202236SQ201420581286
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年10月10日 优先权日:2014年10月10日
【发明者】刘斌, 王清伟, 董小勇 申请人:天津商业大学