专利名称:半导体恒温变温装置的制作方法
本发明涉及一种提供一定范围恒定、可变的温度装置。国际专利分类号F27D 11/02目前，在国内外为科研和生产提供恒温和可变温度的装置虽然品种繁多，但按其性能，归纳起来大致有三类一、仅能在室温基础上升温，如通常用的恒温水浴装置，恒温培养箱装置如1977年的一份美国专利(UNIFORM TEMPERATURE INCUBATOR)其专利号为4，039，775。还有电热烘箱等都是在电阻丝加热的基础上进行恒温控制的。
又如西德LEITZ公司生产的一种倒置显微镜因其质量高而价格昂贵，说明书注明具有自动控温性能，实际上只能升温控温。该公司生产的偏光显微镜其配件之一，显微镜控温载物台，也只能是以室温为基础的升温控制。
二、仅能降温，如冰箱、冷冻机和液氮等化学制剂的制冷装置，都只能是在室温基础上的降温。
二、将一、二两类都合拼在一个装置里，以实现在室温基础上既能升温又能降温的恒温控制装置，如1978年一份美国专利(HEATING-COOLING CONTROL SYSTEM)其专利号为4，083，397;1981年美国的另一份专利(ELECTRONIC THERMOSTATIC CONTROL FOR A HEAT/COOL ROOM AIR CONDITIONING SYSTEM)其专利号为4，290，481。这两个专利都具有冷热控制装置，但它们所用的制冷源仍为空气压缩机系统，热源仍为电阻丝加热控制系统。因此它的体积庞大笨重，造价昂贵，制冷的空气压缩机系统工作时噪音和振动都在所难免，所有这些对只要求一定范围控温是不宜采用的。
本发明的目的就是要提供一种装置，使在同一设备中，在任何室温条件下均能提供-10℃-+60℃连续可变的温度环境，即在室温下既可升温至高于室温的温度，又可降温至低于室温的温度。本发明不采用上述常规用的热源，冷源装置，而是采用物理学中帕尔帖效应原理制作的电堆为热源或冷源来实现的。
帕尔帖效应是当电流通过由N型和P型两种半导体所组成的电堆时，电堆的一面吸收热量(致冷)，电堆的另一面放出热量(致热)，如改变通过电流的方向，电堆的致冷面与致热面也相应对换，这样只需固定电堆的一端为工作端(为样品提供热源或冷源的那一端)需要升温或降温时，只需搬动电流流向转换开关，改变电流流向即可。调温速度则通过电流调节电路控制流过电堆电流的大小来实现控制的。
本发明的工作原理，根据工作原理框图附图1所示，对照框图说明如下电源220V经整流滤波输出直流电流，经电流调节电路和控温接点到控温转换开关，该开关具有“致冷”和“致热”两位置，工作时如需升温，则将控温转换开关置至“致热”端，电流流过电堆后，电堆的工作面放出热量;反之将控温转换开关置至“致冷”端，工作面即致冷放出冷量。为使电堆两面(工作面与非工作面)有足够的温差，以供出更多的冷量，在非工作面可采用水箱散热。此外产冷量在一定范围内还与流过电流成正比，故通过可控硅控制电流的大小，即可改变调温速度。附图1框图中所涉及的各种电路，在电子线路中均属成熟电路，可根据精度要求任选合适的电路配合工作。
附图二为本发明采用的电路图。
本发明利用上述原理设计了五种不同用途的装置，结合附图对各装置进行说明实施例1半导体变换恒温罩装置，附图3所示，为该装置的结构示意图。本装置为一长方形的六面体结构18，无底面，其中正面1，顶面2，后面3，与正面内层1′，上面内层2′，后面内层3′用绝热材料如有机玻璃制成两层间保持一定空间的密封夹层体。以获得较好保温条件。六形体的右侧面为金属水箱5，供散热用。右侧电堆对7(P.N对)的非工作端用绝缘导电胶粘在右侧金属水箱5的内表面6上，右侧电堆的另一面为工作面，该面用导热绝缘胶粘合在一块金属散热片8上;六形体的左侧面为金属水箱9，左侧电堆对11用绝缘导电胶粘在左侧金属水箱9的内表面10上，左侧电堆的另一面为工作面，该面用导热绝缘胶粘合在一块金属散热片8上;六形体的左侧面为金属水箱9，左侧电堆对11用绝缘导电胶粘在左侧金属水箱9的内表面10上，左侧电堆的另一面为工作面，该面用导热绝缘胶粘合在一块金属散热电或散冷电12上，这样构成六形体的左侧面和右侧面既可“致冷”又可“致热”在该六形体放置在平面上时，空底面与平面一起构成一个封闭保温的六面体结构，在本装置中的正面1的两层夹板上开操作孔13，物孔14，物孔可供显微镜镜筒由此伸出;并有操作孔盖15，物孔盖16，操作孔盖15和物孔盖16用铰链17固定。使用本装置时专用电源及控温测温电路均，调节指示于要求的刻度，置感温探头于该装置内，如要求起始温度低于室温，则把控温转向开关置于“致冷”，电堆工作面立即提供冷源，同时接通水箱供水，使电堆的非工作面散热，当要求该装置内提供高于室温的温度时，只需把控温转向开关置“致热”，电堆工作而提供热源，由于控温体积小，又采取了两侧面同时由散热片扩散温度的措施，故调温速度快。
本装置除能简单方便的提供从低到高连续可调的温度环境，而且使用也较灵活，可将操作对象、观测样品置于罩内，既可从外部观看，也可经操作孔操作处理，还可置入显微镜从物孔引出镜筒观测。当本罩子罩于某一区域时，要求底部平整，为密合可垫泡沫塑料或涂以真孔脂，以保温。
实施例2显微镜半导体控温载物台30，附图4为该装置的示意图。
本装置的构成水箱19的底面20与电堆对22的非工作面21粘合在一起，电堆对22的工作面23粘合在控温板24上，控温板24为铜板或铝板，板面刷有绝缘物质。控温板上开园孔或椭园孔25，作为在观察显微镜时能使光源透过的孔。在园孔或椭园孔25的两边对应开有一凹陷小槽26，此外;在控温板上还有一测温温度计27和感温元件热敏电阻28以监视该装置工作时的温度。
本装置应用于普通显微镜的载物台上，能使其控温调温，对生物学、医学，化学分析进行物质的相变点，熔点、细胞电泳、细胞培养等观测分析、拍照、录象等方面都有很好的作用。
实施例3，仪器局部调温装置及冷瓶，附图五为该装置的示意图。
本实施例所指的仪器局部调温装置36，用于分光光度计比色器上的控温装置，分光光度计用于化工、冶金、环保、劳动卫生、药品检验等许多领域，但由于仪器本身不能控制比色器温度，影响了使用的范围和测量效果，本装置的构成，本电堆32的工作面33与底散热片31连接，而电堆32的非工作面34则与上散热片35连接。本装置的非工作端也采用散热片主要是用自然风冷，使非工作面与工作面有足够的温差，因此本装置除用于分光光度计上局部控温以外，也适用于其它要求局部控温的设备，如把电堆32的工作面33连接的散热片用泡沫塑料等绝热材料嵌合做成园形，装于普通冰棒瓶上作盖，以电瓶供给直流电源即可做成携带式冷瓶，这种冷瓶可用于携带核乳胶，保存手术室用的材料，器官，也可作牲畜人工授精的精子保存器，以及各种实验用的活细胞等。
实施例4半导体变温盒，如附图6该变温盒的整体示意图46。
本发明的构成，电堆40的底面即作工作面41与水箱顶面37连接，水箱散热水的进水口38出水口39用于使水箱内水循环流动;电堆40的工作面42与金属采温盒44的底板43连接，45为该采温盒盖子，关闭盒盖时，使该采温盒内的温度保持恒定的环境。
该半导体变温盒可用于生物学、医学领域中的染色体制片技术，对生物样品的烤片、石蜡切片后的展片等效果也较好。
实施例5半导体生物培养箱。
附图七表示为该培养箱示意图。
该培养箱47为封闭六面体，正面49为可开关的门，顶面48，底面50，后面51，左侧面52，右侧面53，除正面外，其余各面的最外层均由金属板夹层制成水箱，供散热用，正面为一单独水箱，水箱内侧54、55与电堆56的非工作面57粘合，电堆工作面58与散热片59粘合组成培养箱内表面，也就提供了调温的能源。这样做成的培养箱解决了现有培养箱不能在室温基础上降温控温的问题，尤其适合鱼类及其他动物细胞的培养。
从上述五个实施例可以看出，本发明是利用帕尔帖原理，采用电堆对(PN对)做冷源或热源，该装置不仅能快速提供所需的温度环境，而且结构简单，操作方便，从低温到高温连接可调、无噪声无污染，为生物学、医学、化学等提供较理想的控温装置。以上五个项目，除培养箱外，其他四项均实际制作。并在科研工作中试用。效果较好。
权利要求
1.一种由控制电流流向的转换开关，电堆对组成的半导体恒温变温罩装置。其特征在于a、该装置有五个面，其中有两个面由电堆对构成，b、电堆对的工作面构成该两个面的内表面，c、所说的电堆对内表面能为该装置提供冷源或热源。
2.一种由控制电流流向的转换开关、调温部件组成的显微镜半导体控温台装置，其特征在于a、该装置中的电堆对工作面与一块导热性好的金属材料铜板或铝板连接，b、该铜板或铝板可置于显微镜载物台上，c、置于该铜板或铝板上的样品，通过电堆对工作面产生的冷源或热源传导给该铜板或铝板来调温控温，d、该铜板或铝板的底面与一绝缘板粘合连接。
3.一种由控制电流流向的转换开关，电堆对组成的仪器局部调温装置。其特征在于a、该装置中电堆对的工作面与散热片连接，非工作面与另一散热片连接，b、所说的电堆对的非工作面与制成方形、园形、及其它各种形式的盖子粘合。c、所说的方形、园形及其它各种形式的盖子与方盒、园筒及其它各种形式的盒状物组成一个调温恒温的内环境。
4.一种由控制电流流向、电堆对组成的半导体变温盒。其特征该变温盒为a、电堆对的工作面与一凹陷金属盒的底面连接，b、凹陷金属盒的凹陷上面有一块保温板制成的盖子盖住，c、电堆对的工作面产生的冷源或热源经凹陷金属盒的底面传导给凹陷金属盒，使其盒内具有恒温的环境，
5.一种由控制电流流向、调温部件组成的半导体生物培养箱，其特征在于a、电堆对的非工作面与所说培养箱的六个面的内表面连接，b、所说的电堆对的工作面构成该培养箱的内缘，c、所说的培养箱内缘既能致冷产生冷源又能致热产生热源。
专利摘要
本装置根据帕尔帖效应原理，利用N型和P型两种半导体材料制成的电偶对作热源和冷源，电堆通过直热电流时，当电流方向为从N型流入P型元件时，电堆对工作端吸热即致冷、反之致热，只需根据控温要求改变流过电堆的电流方向即可达到升温或降温的目的。这样的半导体器件称为电堆或致冷器。
文档编号F25B21/02GK85100230SQ85100230
公开日1986年7月23日 申请日期1985年4月1日
发明者翟玲 申请人:武汉大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan