一种深海控温装置及其加工方法与流程

本发明涉及载人潜水器深海作业技术领域，尤其是一种深海控温装置及其加工方法。

背景技术：

随作业对象和任务不同，载人潜水器的作业季节、区域、深度等差异巨大。受舱内空间条件约束，目前载人舱内一般不铺设绝热层、不配置空调系统。浅水或低纬度作业时，舱内处于高温高湿状态；深海作业时，舱内处于低温低湿状态；极端的舱室环境既降低作业效能，又影响人员健康和设备安全。

传统空调装置一般采用压缩机制冷原理，设备体积和振动噪声偏大，且存在制冷剂泄露风险，主要应用到陆地或者舰船等开放环境中。若将其布置到空间狭小的载人舱内，既需要解决振动噪声的问题，又需要承担制冷剂泄露引起的舱压升高和人员中毒的风险。若将其布置到舷外，需要解决空调装置的深海耐压和管路穿舱问题。

技术实现要素：

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种深海控温装置及其加工方法，从而采用深海舷外空调装置，通过舱壁传热的方式，实现深海平台舱内温湿度的主动控制功能。

本发明所采用的技术方案如下：

一种深海控温装置，包括工作舱，所述工作舱的舱内安装有制冷模块，所述工作舱的舱外并与制冷模块对应位置安装有散热模块；

制冷模块的结构为：包括内机壳体，所述内机壳体固定于工作舱舱内的内壁面，所述内机壳体内部安装有内散热器，所述内散热器的底部安装有多个送风机；

散热模块的结构为：包括固定在工作舱外壁面的导冷板，所述导冷板的上表面间隔安装有多个半导体制冷片，所述半导体制冷片的上表面固定有外散热器，所述导冷板的上表面以及每个半导体制冷片的间隙处设置有绝热层，所述绝热层的外部安装有密封壳体，所述密封壳体将上述半导体制冷片和外散热器均包围在内，所述密封壳体的内部还安装有驱动控制器，密封壳体的内部充满有导热油，所述密封壳体的顶部开有补偿孔，所述补偿孔处安装有补偿器。

其进一步技术方案在于：

所述半导体制冷片的结构为：包括上下平行间隔的热端和冷端，所述热端和冷端之间通过多个连接柱组件连接，所述热端的上顶面与外散热器固定，所述冷端的下底面与导冷板固定。

所述内散热器固定与工作舱的内壁面上。

所述送风机设置有两个。

所述密封壳体的截面成“┏┓”结构。

一种深海控温装置的加工方法，包括如下安装过程：

(一)制冷模块的装配过程：

将内机壳体固定在工作舱内壁上，在内机壳体内表面涂上导热油脂，将内散热器固定在内机壳体上，保持内散热器与工作舱的内壁紧贴，将送风机固定在内散热器上；

(二)散热模块的装配过程：

第一步：将密封壳体固安装定到工作舱的外表面；

第二步：在密封壳体的内表面涂上导热油脂，将导冷板贴紧安装到密封壳体的内部，即工作舱的外表面，同时与内散热器的位置对应；

第三步：在导冷板的上表面涂上导热油脂，将多个半导体制冷片均匀分布并贴紧安装在导冷板上；

第四步：保持密封壳体和工作舱水平放置，将稀绝热胶水倒入密封壳体内直至充满半导体制冷片6冷端到热端空隙的2/3的高度位置，等待其硬化，即形成绝热层；

第五步：在半导体制冷片的热端紧贴安装外散热器；

第六步：通过充油补偿孔为散热模块充满导热油，将充满导热油的补偿器安装到补偿孔上；

第七步：完成。

本发明的有益效果如下：

本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过制冷模块和散热模块的互相配合工作，可以方便的提供深海舷外空调装置，采用内腔充导热油并连通补偿器的设计，结构简单可靠，有效解决深海压力补偿、空调散热模块冷却、深海电气绝缘等问题。

本发明所提供的深海舷外空调装置，采用特制的耐压绝热材料，有效解决半导体制冷片不耐深海水压、绝热材料受压失效、因内腔充导热油引起的制冷片冷热端热短路等问题。

本发明所提供的深海舷外空调装置，采用舱壁传热的形式，有效解决管路穿舱冷却和制冷量传输问题。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的半导体制冷片的结构示意图。

其中：1、工作舱；2、密封壳体；3、补偿器；4、导热油；5、外散热器；6、半导体制冷片；7、绝热层；8、导冷板；9、内散热器；10、驱动控制器；11、送风机；12、内机壳体；

601、热端；602、连接柱组件；603、冷端。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1和图2所示，本实施例的深海控温装置，包括工作舱1，工作舱1的舱内安装有制冷模块，工作舱1的舱外并与制冷模块对应位置安装有散热模块；

制冷模块的结构为：包括内机壳体12，内机壳体12固定于工作舱1舱内的内壁面，内机壳体12内部安装有内散热器9，内散热器9的底部安装有多个送风机11；

散热模块的结构为：包括固定在工作舱1外壁面的导冷板8，导冷板8的上表面间隔安装有多个半导体制冷片6，半导体制冷片6的上表面固定有外散热器5，导冷板8的上表面以及每个半导体制冷片6的间隙处设置有绝热层7，绝热层7的外部安装有密封壳体2，密封壳体2将上述半导体制冷片6和外散热器5均包围在内，密封壳体2的内部还安装有驱动控制器10，密封壳体2的内部充满有导热油4，密封壳体2的顶部开有补偿孔，补偿孔处安装有补偿器3。

半导体制冷片6的结构为：包括上下平行间隔的热端601和冷端603，热端601和冷端603之间通过多个连接柱组件602连接，热端601的上顶面与外散热器5固定，冷端603的下底面与导冷板8固定。

内散热器9固定与工作舱1的内壁面上。

送风机11设置有两个。

密封壳体2的截面成“┏┓”结构。

本实施例的深海控温装置的加工方法，包括如下安装过程：

(一)制冷模块的装配过程：

将内机壳体12固定在工作舱1内壁上，在内机壳体12内表面涂上导热油脂，将内散热器9固定在内机壳体12上，保持内散热器9与工作舱1的内壁紧贴，将送风机11固定在内散热器9上；

(二)散热模块的装配过程：

第一步：将密封壳体2固安装定到工作舱1的外表面；

第二步：在密封壳体2的内表面涂上导热油脂，将导冷板8贴紧安装到密封壳体2的内部，即工作舱1的外表面，同时与内散热器9的位置对应；

第三步：在导冷板8的上表面涂上导热油脂，将多个半导体制冷片6均匀分布并贴紧安装在导冷板8上；

第四步：保持密封壳体2和工作舱1水平放置，将稀绝热胶水倒入密封壳体2内直至充满半导体制冷片6冷端603到热端601空隙的2/3的高度位置，等待其硬化，即形成绝热层7；

第五步：在半导体制冷片6的热端601紧贴安装外散热器5；

第六步：通过充油补偿孔为散热模块充满导热油4，将充满导热油4的补偿器3安装到补偿孔上；

第七步：完成。

本发明的具体结构和功能为：

主要包括散热模块、制冷模块、密封壳体2、补偿器3、驱动控制器10、外散热器5、半导体制冷片6、绝热层7、导冷板8、内散热器9、送风机11、内机壳体12、工作舱1。

散热模块的结构为：包括密封壳体2及其内部的内附属单元；散热模块整体与工作舱1的外壁面固定。

密封壳体2上表面通过补偿孔与补偿器3连通，下表面由导冷板8和绝热层7组成，与工作舱1贴壁固定，密封壳体2和补偿器3内部充导热油4；当深海舷外空调装置的工作深度变化时，通过补偿器3补偿密封壳体2及其壳体内的压力形变。

导冷板8上表面贴壁布置半导体制冷片6；

绝热层7覆盖区域，包括导冷板8未布置半导体制冷片6的区域、半导体制冷片6内部空隙区域以及密封壳体2内壁至导冷板8的区域；

绝热层7实现半导体制冷片6的热端601(上端面)和冷端603(下端面)的热绝缘，同时承受深海水压。

外散热器5与半导体制冷片6的上表面(热端601)贴合布置；

制冷模块的结构为：包括内机壳体12及其内部的内附属单元；

内散热器9贴壁布置在工作舱1的内表面；

送风机11布置在内散热器9下表面。

半导体制冷片6内部填充绝热材料的厚度，不超过空隙的2/3，剩余1/3空隙充满导热油4；该绝热材料填充时为低粘度流体，凝固后具有良好的耐压和绝热性能。

导热油4充满绝热层7上表面外的所有空隙，包括半导体制冷片6内部未填充绝热材料的区域。

半导体制冷片6上表面的热量通过外散热器5、导热油4、密封壳体2等最终导入海水中。

半导体制冷片6下表面的冷量通过导冷板8、工作舱1舱壁、内散热器9、送风机11等最终送至工作舱内。

驱动控制器10实现制冷/制热功能切换、制冷量/制热量大小、送风机11启停等的控制。

本发明的基本工作原理：

本发明通过在半导体制冷片6(利用半导体的波尔贴效应)的两端加载一个直流电压，使其一端温度降低，另一端温度升高，从而实现热量从制冷片一端定向流到另一端，达到制冷/制热的目的，改变电流方向热量朝相反方向流动；通过合理的绝热层7设计，隔断热端601与冷端603的热短路，提高制冷效率；通过充油补偿方式耐深海高压和电气绝缘问题。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。