专利名称：一种温差电液冷控温单元的制作方法
技术领域：
本实用新型属于温差电技术应用领域，特别是涉及一种温差电液冷控温 单元。
技术背景目前，温差电致冷器应用较为普遍，温差电致冷整机产品亦是屡见不鲜， 但大多集中于小冷藏箱及饮水机等初级产品，温差电控温产品少之又少，且 存在控温精度不高、功能单一等缺陷，不能完全满足实际需要。目前，国际、 国内巿场对高精度、多功能的温差电控温产品需求曰益迫切，因此，进行技 术革新和产品改进，进而研制高性能、高品质的温差电控温产品已是迫在眉 睫。常见温差电控温产品以控温模块、控温平台形式出现，控温方式以温度 开关通断方式为主，控温精度差，而且存在温度场分布不均、结构局限性强 等缺陷，特别是当致冷物体为非平面结构、控温高精度、温度均匀分布时， 这些产品缺陷更是显露无遗。为此，改进常规设计理念，引入高精度多功能控温表和PID控温方式，采用液体循环致冷结构，设置多重报警和保护功能， 建立高效致冷器工作模式，优化散热系统结构，增加控温整机与计算机通讯 功能，实现数据釆集与通讯的智能化功能。现实生活生产中许多仪器设备乃 至零部件对环境的要求都很苛刻，比如许多光敏感芯片和CCD工作环境苛 刻，不能有冲击振动、噪声、粉尘等影响并且大多数需要在3(TC的温度下工 作，因此急需一种无振动无噪声，控温精确的装置。高精度智能化温差电液 冷控温单元优点就是致冷功率大、效率高、致冷速度快，无振动无噪声。特 别是随着我国各种各样高新仪器设备不断引入生产生活，而它们大多数芯片 等重要控制和精密计算部件都需要在常温下工作，为解决这些器件连续工作 引起温升就需要对其局部增置局部空调系统或者局部控温，局部空调系统重 量和体积都很大，不容易实现。 发明内容4本实用新型为解决现有技术中存在的问题，而提供了一种并且体积小、 重量轻、成本低，致冷功率大、效率高、致冷速度快，智能化控制、计算机 通讯和报警保护系统温差电液冷控温单元。本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采用的技术方案是-.温差电液冷控温单元，包括热交换系统、蓄水水箱、磁力泵和负载构成整个单元的密闭液循环系统，其特点是所述热交换系统从中心到两边依次 为换冷单元、温差电致冷器、高密散热器、风扇，所述温差电致冷器冷面接 触换冷单元，所述温差电致冷器热面接触高密散热器，通过两侧高密散热器 将换冷单元、温差电致冷器、高密散热器定位和热接触，其各个接触面均匀 涂抹导热硅脂。本实用新型还可以采用如下技术措施来实现温差电液冷控温单元，其特点是所述换冷单元为两个相对固定的铝合 金一体化三排换热肋片，所述肋片表面设置有导热台，换冷单元四周设置有 紧固法兰，和两个水嘴，所述两个三排换热肋片之间设置有橡胶密封圈，由 紧固螺栓将所述紧固法兰互相夹紧，所述两个水嘴一个为进水嘴、 一个为出温差电液冷控温单元，其特点是所述温差电液冷控温单元设置有一个 上、中、下三层外壳，所述上层有聚四氟蓄水水箱和控温表，蓄水水箱内设 置有液位浮子，所述中层有磁力泵、单元电路和声光报警保护电路，所述下 层有热交换系统和排水、进水口。温差电液冷控温单元，其特点是所述外壳顶部设置有一个水箱盖；所 述外壳前面上层固定一个220VAC电源控温表，外壳前面中层有与上位计算机 连接的COM口、欠水报警灯、过水报警灯、致冷开关和电源开关，外壳前面 下层有进水口、排水口和出水口；所述外壳前面两侧分别有提手和风扇罩。温差电液冷控温单元，其特点是所述外壳中层'单元电路是"OVAC电源 为控温表、开关电源和由固态继电器控制的加热器供电，热偶置于热交换系统换冷单元出水嘴处；所述外壳中层声光报警保护电路为由电磁继电器控制所述液位浮子的水位。温差电液冷控温单元，其特点是所述热交换系统周围均勻填充有聚氨 脂泡沬。温差电液冷控温单元，其特点是所述风扇为高速滚珠轴流风扇。 温差电液冷控温单元，其特点是所述控温表为PID自动温控表。 本实用新型具有的优点和积极效果是由于换冷单元为一体化，具有热 容量大，换热面积大效率高等特点，同时引入高精度多功能控温表和PID控 温方式，采用液体循环致冷结构，设置多重报警和保护功能，建立高效致冷 器工作模式，提高致冷效率，建立与计算机通讯接口，实现数据采集与通讯 的智能化功能。高精度智能化温差电液冷控温单元具有温精度高、致冷功率 大、效率高，能够实现自适应控温及计算机实时监控等优点。该单元能够实 现0D 3(TC的大范围精确控温，能够对300W的热负载实现3(TC以下的精 确控温，控温精度高、致冷功率大、效率高，能够实现自适应控温，适于静 态部件控温及计算机实时监控。
图i为本实用新型高精度智能化温差电液冷控温单元外形示意图； 图2为本实用新型高精度智能化温差电液冷控温单元液循环部件连接示 意图；图3为本实用新型高精度智能化温差电液冷控温单元热交换系统换冷单元局部剖主视图；图4为本实用新型高精度智能化温差电液冷控温单元热交换系统换冷单 元局部剖俯视图；图5为本实用新型高精度智能化温差电液冷控温单元电路连接示意图； 图6为本实用新型高精度智能化温差电液冷控温单元声光报警、保护电 路示意图。图中的标号分别为l为水箱盖，2为外壳，3为控温表，4为提手，5 为COM口， 6为欠水报警灯，7为过水报警灯，8为风扇罩，9为排水口， 10 为出水口， ll为进水口， 12为致冷开关，13为电源开关，14为磁力泵，15 为蓄水水箱，16为负载，17为热偶，18为温差电致冷器，19为高密散热器,20为风扇，21为导热台，22为肋片，23为紧固螺栓，24为密封圈，25为出 水嘴，26为紧固法兰，27为进水嘴，28为开关电源，29为加热器，30为固 态继电器，31为液位浮子，32为欠水报警扬声器，33为过水报警扬声器， 34为电磁继电器。
具体实施方式
为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹列举以下实施 例，并配合附图详细说明如下请参照图1-图6:选用开关电源工作电压24V,工作电流12.4A, 4串4 并的混联方式的16片TEC1-12706型温差电致冷器18冷面与换冷单元紧密接 触，实现换冷，换冷单元为内侧均句三排直紋肋片外侧导热台21的结构，增 加换冷器热容量，内侧有肋片，大大增加了热交换面积，换热效率大幅提高。 换冷单元四周设置有紧固法兰26， 一个进水嘴27、 一个出水嘴25,两个三 排换热肋片22之间有橡胶密封圈24，保证换冷单元良好密封。由紧固螺栓 23将紧固法兰26互相夹紧。整个热交换系统从中心到两边依次为换冷单元、 温差电致冷器18、高密散热器19、风扇20,通过将两侧高密散热器19夹紧 实现三者间良好的定位和热接触，各个接触面都均勾涂抹导热硅脂，保证良 好导热。加工一个带有上、中、下三层的外壳2,外壳2上层有聚四氟蓄水 水箱15和控温表3，外壳2中层有磁力泵14、单元电路和声光报警保护电路, 外壳2下层有热交换系统和进水口 11、出水口 IO和排水口 9,分别分区定位， 互不干涉。外壳2顶部有一个水箱盖1;外壳2前面上层有一个220VAC电源 控温表3，外壳2前面中间有与计算机连接的C0M 口 5、欠水报警灯6、过水 报警灯7、致冷开关12和电源开关13，外壳2两侧还分别有提手4和风扇罩 8。为保证热交换系统绝热保温性能利用聚氨脂泡沬进行均匀填充，同时也增 强了结构机械强度。热交换系统、磁力泵14、负载16、蓄水水箱15构成密 闭液体循环系统，磁力泵14提供液体往复循环动力，保证循环液通过热交换 系统不断放热，降至所需温度。进水口 ll和出水口 IO分别与热交换系统的 进水嘴27和出水嘴25相连接保证循环液的连通性。进水口 11和出水口 10 通过循环管路与外界负载相连接，实现负载控温.220VAC电源为控温表3、开关电源28和由固态继电器30控制的加热器29供电，热偶17置于热交换 系统换冷单元出水嘴处实时监测温度。控温表3还具有串行输出的功能，通 过C0M 口 5与上位计算机实施通讯，将系统温度和温差电致冷器18工作状态 实时以波形和数据形式输出，便于分析和检索，蓄水水箱15内引入了液位浮 子31来控制液面保证致冷媒介处于最佳容量状态，当液面高于或低于液位浮 子31控制线时输出报警信号，过水报警灯7或欠水报警灯6闪亮报警，过水 报警扬声器33或欠水报警扬声器32报鸣，通过放水或补水保证液位浮子31 处于安全范围；当蓄水水箱15过水或欠水时均接通电磁继电器34，当没有 信号触发电磁继电器34时其处于常闭状态，温差电致冷器18正常工作，当 有欠水或过水时电磁继电器34被触发，处于常开，致冷系统中断工作保护系 统不受影响。高精度智能化温差电液冷控温单元工作过程如下当整个系统处于待机 状态时，控温表显示当前热偶测定温度。接通总电源磁力泵开启，循环液处 于流动状态。接通致冷开关，该单元处于致冷待机状态，如果所要求控制温 度高于热偶当前监测温度，那么控温表输出信号控制致冷开始工作，直至达 到设定温度；相反，如果所要求控制温度低于热偶当前监测温度控温控制继 电器输出，加热器工作，直至达到设定温度。由于PID仪表具有自整定功能， 可以实现连续精密控温；当蓄水水箱内的液位浮子高于设定水位时，此时过 水报警灯闪亮而过水扬声器开始报鸣提示此时系统处于过水状态，并触发电 磁继电器切断常闭开关，使之处于常开状态，切断致冷器工作电压，保护整个系统不损坏，需打开单元排水口排出多于液体后，单元正常工作；相反，欠水报警时需要向蓄水水箱中注入液体到安全液面后单元正常工作。报警保 护系统的使用可以使该单元处于无人化管理状态。该单元的工作状态可以通 过计算机串行口通过设计软件运行程序进行监测和控制，实时釆集数据信息， 需要时可以通过计算机将温度和工作状态的波形和数据导出。
权利要求1.一种温差电液冷控温单元，包括热交换系统、蓄水水箱、磁力泵和负载构成整个单元的密闭液循环系统，其特征在于所述热交换系统从中心到两边依次为换冷单元、温差电致冷器、高密散热器、风扇，所述温差电致冷器冷面接触换冷单元，所述温差电致冷器热面接触高密散热器，通过两侧高密散热器将换冷单元、温差电致冷器、高密散热器定位和热接触，其各个接触面均匀涂抹导热硅脂。
2. 根据权利要求l所述的温差电液冷控温单元，其特征在于所述换冷单元 为两个相对固定的铝合金一体化三排换热肋片，所述肋片表面设置有导热台， 换冷单元四周设置有紧固法兰，和两个水嘴，所述两个三排换热肋片之间设 置有橡胶密封圏，由紧固螺栓将所述紧固法兰互相夹紧，所述两个水嘴一个 为进水嘴、 一个为出水嘴。
3. 根据权利要求l所述的温差电液冷控温单元，其特征在于所述温差电液 冷控温单元设置有一个上、中、下三层外壳，所述上层有聚四氟蓄水水箱和 控温表，蓄水水箱内设置有液位浮子，所述中层有磁力泵、单元电路和声光 报警保护电路，所述下层有热交换系统和排水、进水口。
4. 根据权利要求3所述的温差电液冷控温单元，其特征在于所述外壳顶部 设置有一个水箱盖；所述外壳前面上层固定一个220VAC电源控温表，外壳前 面中层有与上位计算机连接的COM 口、欠水报警灯、过水报警灯、致冷开关 和电源开关，外壳前面下层有进水口、排水口和出水口；所述外壳前面两侧 分别有提手和风扇罩。
5. 根据权利要求3所述的温差电液冷控温单元，其特征在于所述外壳中层 单元电路是220VAC电源为控温表、开关电源和由固态继电器控制的加热器供 电，热偶置于热交换系统換冷单元出水嘴处；所述外壳中层声光报警保护电 路为由电磁继电器控制所述液位浮子的水位。
6. 根据权利要求l所述的温差电液冷控温单元，其特征在于所述热交换系 统周围均匀填充有聚氨脂泡沫。
7. 根据权利要求l所述的温差电液冷控温单元，其特征在于所述风扇为高 速滚珠轴流风扇。
8. 根据权利要求4所述的温差电液冷控温单元，其特征在于所述控温表为 PID自动温控表。
专利摘要本实用新型属于一种温差电液冷控温单元，包括热交换系统、蓄水水箱、磁力泵和负载构成整个单元的密闭液循环系统，其特点是所述热交换系统从中心到两边依次为换冷单元、温差电致冷器、高密散热器、风扇，所述温差电致冷器冷面接触换冷单元，所述温差电致冷器热面接触高密散热器，通过两侧高密散热器将换冷单元、温差电致冷器、高密散热器定位和热接触，其各个接触面均匀涂抹导热硅脂。由于换冷单元为一体化，具有热容量大，换热面积大效率高等特点，能够实现0℃～30℃的大范围精确控温，能够对300W的热负载实现30℃以下的精确控温，控温精度高、致冷功率大、效率高，能够实现自适应控温，适于静态部件控温及计算机实时监控。
文档编号G05D23/00GK201110975SQ20072009897
公开日2008年9月3日 申请日期2007年12月17日 优先权日2007年12月17日
发明者王铁民, 陈学军, 马洪奎, 齐雅青 申请人:中国电子科技集团公司第十八研究所