CN101808496A - 恒温柜 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种恒温柜。该恒温柜基于半导体热电技术，利用半导体热电恒温模块体积小、安装灵活的特点，将半导体热电芯片通过传导板直接与被恒温物接触，无需空气的热交换，并且结合柜体内的与柜体内空间完全隔离的封闭的换热风道，进一步提高能量利用率，达到对被控对象的恒温效果。

Description

恒温柜

技术领域

本发明涉及半导体热电芯片技术领域，尤其涉及一种恒温柜。

背景技术

随着半导体热电芯片技术的不断发展，利用半导体热电材料的“Peltier效应”，通过改变加于半导体热电芯片的直流电压极性来实现制冷或制热成为半导体热电芯片的重要应用。由于半导体热电芯片的制热效率大于1，优于PTC热效率，因此基于半导体热电芯片设计而成的半导体热电系统体积小、安装方便，被广泛应用于局部封闭空间的恒温控制。应用半导体热电芯片制成的恒温柜可用于蓄电池等物品的恒温处放。例如蓄电池，其寿命及工作特性与使用的环境温度密切相关，如何在大的环境温度变化的条件下实现蓄电池的恒温保护是目前亟待解决的问题。

针对上述需求，现有技术中恒温柜将半导体热电芯片设置在恒温柜的柜壁上，其采用半导体温差电制冷/制热技术，实现了恒温柜内部空间的制冷/制热，对放置恒温柜中的蓄电池产生了很好的保护作用。但现有技术恒温柜是制冷/制热恒温柜内的空气，并通过恒温柜内的空气与蓄电池进行热交换实现对蓄电池的恒温保护。由此可知，现有技术中存在以下不足，由于恒温柜保护对象为蓄电池，使其寿命延长，但恒温柜内除蓄电池存放空间外尚有许多空余的空间，能量在空间的传递过程中会造成一部分能量的无谓损耗，制冷/制热效率低，能量损失大。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种恒温柜，以实现对被控对象的直接热交换。

本发明提供一种恒温柜，设置有容置空间的柜体，所述柜体四周设置有柜壁，其特征在于，所述柜壁上设置有密闭风道，在所述柜体内设置有至少一组用于承载被控对象的承载梁；

所述柜体内还设置有至少一个恒温控制装置，所述恒温控制装置包括换热器，所述换热器上设置有半导体热电芯片，所述半导体热电芯片上设置有通过与所述被控对象直接接触进行热交换的传导板；所述换热器、所述半导体热电芯片和所述传导板通过一壳体封装成型，所述恒温控制装置搭设在所述承载梁上；

在所述恒温控制装置中的所述传导板贴附在所述控制对象上的状态下，所述换热器的风道槽的一端部与相邻柜壁的密闭风道的风道口相对接，所述换热器中的风道槽的另一端部与相邻柜壁的密闭风道的风道口相对接，所述风道槽和各所述柜壁的密闭风道在所述柜体内形成一封闭的换热风道。

如上所述的恒温柜，其中，所述恒温控制装置中所述半导体热电芯片周围、所述换热器与所述传导板之间还设置有隔热垫。

如上所述的恒温柜，其中，所述隔热垫与所述传导板之间还设置有隔热材料。

如上所述的恒温柜，其中，在所述壳体内，所述换热器的两侧设置有支撑横梁，所述支撑横梁与所述换热器之间设置有隔热材料。

如上所述的恒温柜，其中，所述支撑横梁还连接有一设置在所述换热器下方的、用于调节所述换热器、所述半导体热电芯片和所述传导板整体高度的升降调节装置。

如上所述的恒温柜，其中，所述恒温控制装置中，在所述传导板的侧面还设置有冷凝水吸收装置，所述冷凝水吸收装置包括导水槽和设置在所述导水槽内的吸水布，所述导水槽的下端开口与所述换热器连通。

如上所述的恒温柜，其中，所述柜体内在至少一个柜壁上所述密闭风道的风道口的位置处，还设置有换热风扇。

如上所述的恒温柜，其中，所述柜壁包括保温层以及设置在所述保温层外围的金属壳，所述密闭风道开设在所述金属壳内。

如上所述的恒温柜，其中，在至少一个柜壁上还设置有进风口。

如上所述的恒温柜，其中，所述柜体内还设置有一隔板，将柜体内的空间分隔成两个独立的封闭子空间。

如上所述的恒温柜，其中，所述传导板还连接有感温器。

本发明提供恒温柜，基于半导体热电技术，利用半导体热电恒温模块体积小、安装灵活的特点，将半导体热电芯片通过传导板直接与被恒温物接触，无需空气的热交换，并且结合柜体内的与柜体内空间完全隔离的封闭的换热风道，进一步提高能量利用率，达到对被控对象的恒温效果。

附图说明

图1为本发明实施例提供的恒温柜整体示意图；

图2为本发明实施例提供的恒温柜内部结构示意图；

图3为本发明一实施例提供的恒温柜放置被控对象的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的恒温柜中的恒温控制装置整体结构示意图；

图5为图4中A-A方向的剖视图；

图6为本发明一实施例提供的恒温控制装置结构示意图；

图7为本发明另一实施例提供的恒温控制装置结构示意图；

图8为本发明一实施例提供的恒温柜中的换热风道示意图；

图9为本发明另一实施例提供的恒温柜中的换热风道示意图；

图10为本发明再一实施例提供的恒温柜中的换热风道示意图；

图11为本发明另一实施例提供的恒温柜放置被控对象的结构示意图。

附图标记：

柜体-1；           恒温控制装置-2；        蓄电池-3；

柜壁-11；          承载梁-12；             换热器-21；

半导体热电芯片-22；传导板-23；             隔热垫-24；

隔热泡沫-25；      壳体-26；               支撑横梁-27；

导水槽-28；        吸水布-29；             升降调节装置-30；

换热风扇-31；      隔板-32；               进风口-111；

保温层-112；       金属壳-113；            风道槽-211。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例针对现有技术恒温柜通过空气的热交换实现被控对象例如蓄电池的恒温控制，而带来的制冷/制热效率低、能量损失大等缺陷，提供一种新型的恒温柜，结合被控对象的特点，对柜体的结构进行合理设计，最大限度实现对被恒温物体的能量利用率。被控对象可以为蓄电池，或其他物件。

以下结合附图对本发明实施例提供的恒温柜进行详细介绍。

图1为本发明实施例提供的恒温柜整体示意图，图2为本发明实施例提供的恒温柜内部结构示意图，图3为本发明一实施例提供的恒温柜放置被控对象的结构示意图，如图1、图2和图3所示，该恒温柜包括柜体1，该柜体1四周设置有柜壁，四周设置的柜壁将柜体1内围设形成一容置空间，用于放置被控对象，以下各实施例以蓄电池为被控对象为例进行说明。柜体1中位于正面的柜壁11为柜门，在柜门上设置有进风口111，风可以从进风口111进入到柜体内部，为了实现柜体内封闭的换热风道与容置空间的完全隔离，本发明实施例中的恒温柜在相应位置的柜壁上设置密闭风道。

本发明实施例中的恒温柜的容置空间内还设置有用于承载被控对象的承载梁12，该承载梁12固接在柜体1的框架上。为了放置1个或多个被控对象，柜体1内包括一组或多组的承载梁12，其中一组承载梁12可以包括两个梁。各组承载梁12可以垂直设置在容置空间内，或水平设置等。图中所示为设置一组承载梁12。

为了实现对柜体1内的被控对象例如蓄电池3进行恒温控制，本实施例的恒温柜内还设置有至少一个的恒温控制装置2，该恒温控制装置2搭设在承载梁12上，实现一体化设计，恒温控制装置2上放置蓄电池3。恒温控制装置2与蓄电池3直接接触，无需空气进行热交换，热交换的路径最短，热交换效率最高。

图4为本发明实施例提供的恒温柜中的恒温控制装置整体结构示意图，

图5为图4中A-A方向的剖视图，如图4和图5所示，该恒温控制装置2包括换热器21，换热器21上设置有半导体热电芯片22，半导体热电芯片22上设置有传导板23。半导体热电芯片22与传导板23贴合，直接对传导板23进行制冷或制热，该传导板23通过与蓄电池直接接触进行热交换。换热器21内的风道槽211向着柜壁上的密闭风道设置。换热器21、半导体热电芯片22和传导板23可以通过一壳体26封装成型。具体地，换热器21、半导体热电芯片22和传导板23可以是自成一体，并封装在壳体26内。

恒温控制装置2中，换热器21内的风道槽211包括两个端部并各自分别与一个柜壁相邻。将蓄电池放置在本实施例提供的恒温柜内时，即在恒温控制装置2中的传导板23贴附在蓄电池上的状态下，风道槽211的一个端部与相邻柜壁的密闭风道的风道口相对接，风可以从柜壁上的风道口进入风道槽211。风道槽211的另一个端部与相邻柜壁的密闭风道的风道口相对接，经过与换热器21的热交换的风可以从该风道口排到恒温柜外，风道槽211和各柜壁的密闭风道在柜体1内形成一封闭的换热风道，因此风从恒温柜外进入恒温柜、并从恒温柜排出的整个过程中，风仅在该封闭的换热风道中流通，并不扩散到柜体1内的用于放置蓄电池的容置空间中，也就是说，该封闭的换热风道与容置空间相互隔离，属于不同的温度区域。

如图所示的，恒温控制装置2中半导体热电芯片22周围、换热器21与传导板23之间还设置有隔热垫24，可以防止传导板23上的热量传导到换热器21上。

在上述实施例中，隔热垫24与传导板23之间还可以设置有隔热材料例如隔热泡沫25，以进一步地实现能量隔离。

本发明实施例提供的恒温柜为保证传导板与被控对象能量的有效传递，减小传递热阻，需要传导板与被控对象接合要紧密，其中一种解决方案为通过结构设计将传导板作为被控对象承重的一部分，直接将被控对象放置于传导板上，从而保证被恒温物与传导板的紧密接合。在上述实施例中，为了增强恒温控制装置2的承载强度，可以对恒温控制装置2进行加固处理。具体可以是在壳体26内，换热器21的两侧设置支撑横梁27以保证在蓄电池放置在恒温控制装置2上时，恒温控制装置2中各部件的安全性。为了进一步地对换热器21进行能量隔离，可以在支撑横梁27与换热器21之间设置隔热泡沫25。

另一种解决方案为设置一升降调节装置，对恒温控制装置中热电部分进行升降调节，使传导板与被恒温物实现紧密接触，以确保能量传递过程中损失最少。图6为本发明一实施例提供的恒温控制装置结构示意图，如图6所示，具体地，支撑横梁27连接有一升降调节装置30，该升降调节装置30设置在换热器21下方，用于恒温控制装置2中热电部分即调节换热器21、半导体热电芯片22和传导板23整体高度。升降调节装置30具体可以为一个凸轮，通过旋转凸轮实现恒温控制装置中热电部分的升降调节。当蓄电池放置在支撑横梁27上时，恒温控制装置2中的传导板23并没有与蓄电池贴合，此时可以通过调节凸轮改变传导板23的高度将传导板23贴附在蓄电池的下表面上，进行恒温控制。

在上述实施例中，为了实现柜体1与外界的能量隔离，如图2所示的柜体1可以是带有保温层的箱体，具体为其柜壁11包括保温层112，以及设置在保温层112外围的金属壳113，柜壁11上的密闭风道可以开设在金属壳113内。

在上述实施例中，传导板23还可以连接有感温器(图中未示出)，用于感知传导板23的温度，以此控制半导体热电芯片22的工作电压，从而达到控制传导板23的温度，实现对蓄电池的恒温效果；同时还可节能、延长整个系统的工作寿命。

图7为本发明另一实施例提供的恒温控制装置结构示意图，如图7所示，在上述实施例提供的恒温控制装置2中，在传导板23的侧面还可以设置有冷凝水吸收装置，该冷凝水吸收装置包括导水槽28和设置在导水槽28内的吸水布29，导水槽28的下端开口与换热器21连通。该冷凝水吸收装置可以将传导板23上产生的冷凝水导入换热器21上或风道处进行蒸发，以防冷凝水集聚过多溢出造成其他部件损坏。

在上述实施例中，为了更快地实现换热器的热交换，可以在柜体内至少一个柜壁上的密闭风道的风道口的位置处设置换热风扇，该换热风扇可以置于柜体内或柜门上或柜体的侧壁或柜体的顶部，直接或通过柜壁上的密闭风道与外部空气相通，将外部空气输给换热器并排出，实现与外部空气的循环换热。本发明各实施例中，由柜壁上的进风口引入外界空气，这里应该说明的是设有进风口的柜壁可以为多个，也就是说不仅是柜门处可以设置进风口，其他柜壁也可以根据需要设置进风口。为了描述方便，本实施例中根据空气流动的方向将位于进风口处的柜壁上的密闭风道称为换热进风风道，将位于出风口处的柜壁上的密闭风道称为换热出风风道，其中，换热进风风道、风道槽和换热出风风道在柜体内形成一封闭的换热风道。

图8为本发明一实施例提供的恒温柜中的换热风道示意图，图9为本发明另一实施例提供的恒温柜中的换热风道示意图，图10为本发明再一实施例提供的恒温柜中的换热风道示意图，如图8所示，换热风扇31设置在柜体正面的柜门上的换热进风风道的风道口处，换热器的风道槽211的一端部与换热进风风道的风道口对接，换热器21的风道槽211的另一端部与柜体背面的柜壁上的换热出风风道的风道口对接。外界空气从进风口111进入，经由换热风扇31流到换热进风风道，并依次流经风道槽211和换热出风风道排向柜体外，图8所示的换热出风风道为上下设置的。如图9所示，换热风扇31设置在柜体一侧面的柜壁上的换热进风风道的风道口处，相对设置的柜壁上的换热出风风道为直通设置的即经过与换热器热交换的空气直接通过换热出风风道排出柜体。如图10所示，换热风扇31同样也设置在柜体一侧面的柜壁上的换热进风风道的风道口处，相对设置的柜壁上的换热出风风道为上下设置的即经过与换热器热交换的空气向上或向下通过换热出风风道排出柜体。图9和图10所示的进风口可以是设置在柜体侧面的柜壁上。

以恒温冷却为例，本发明实施例提供的恒温柜的工作原理为对半导体热电芯片通以直流电使传导板制冷，半导体热电芯片产生的热传至另一面的换热器，换热器放置在由换热进风风道、换热出风风道、换热风扇构成的通道中，由换热风扇通过引入柜体外的冷风，使冷风进入换热风道，经换热出风风道通至柜体外，实现与柜体外空气的对流换热，达到对换热器散热的效果，从而实现对传导板的冷却，将蓄电池放置传导板上即可实现对蓄电池的直接冷却。通过设置在传导板上的感温器，对半导体温差芯片的工作电压进行调节，可实现传导板的恒温效果。

制热工作原理同上，只是将半导体热电芯片的工作电压极性正负颠倒即可。制冷/制热根据被恒温物体的需求改变半导体温差芯片的工作电压极性即可，制冷/制热量的大小可通过调节半导体热电芯片的工作电压进行控制。

图11为本发明另一实施例提供的恒温柜放置被控对象的结构示意图，如图11所示，在柜体1的容置空间内的垂直方向上设置有两组承载梁12，即该柜体1可以同时放置两个蓄电池3进行保护。如图所示的，柜体1内还设置有一隔板32，该隔板32将柜体1内的容置空间分隔成两个独立的封闭子空间。其中第一个子空间用于放置蓄电池3等被控对象，第二子空间内可以设置其他外接设备等。再进一步地，如图8所示的柜体内封闭的换热风道中，可以将换热出风风道上下设置，这样经过换热器的空气可以首先经过第二子空间对内部的设备进行热交换，然后在排出柜体，进一步地提高能量利用率。

本发明实施例提供的恒温柜基于半导体热电技术，利用半导体热电恒温模块体积小、安装灵活的特点，将半导体热电芯片通过传导板直接与被恒温物接触，达到对被控对象的恒温效果。由于是直接接触，因此半导体热电芯片到被控对象的路径最短，能量最节省，避免了冷量(或热量)在空气中传输过程中的损失。本发明实施例提供的恒温柜改变现有技术应用半导体热电芯片对柜体进行温度控制的设计思路，而是将半导体热电恒温模块直接设置有柜体内，柜体内放置的被控对象直接与半导体热电恒温模块接触，无需空气的热交换，并且结合柜体内的与柜体内空间完全隔离的封闭的换热风道，进一步提高能量利用率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种恒温柜，包括设置有容置空间的柜体，所述柜体四周设置有柜壁，其特征在于，所述柜壁上设置有密闭风道，在所述柜体内设置有至少一组用于承载被控对象的承载梁；

所述柜体内还设置有至少一个恒温控制装置，所述恒温控制装置包括换热器，所述换热器上设置有半导体热电芯片，所述半导体热电芯片上设置有通过与所述被控对象直接接触进行热交换的传导板；所述换热器、所述半导体热电芯片和所述传导板通过一壳体封装成型，所述恒温控制装置搭设在所述承载梁上；

在所述恒温控制装置中的所述传导板贴附在所述控制对象上的状态下，所述换热器的风道槽的一端部与相邻柜壁的密闭风道的风道口相对接，所述换热器中的风道槽的另一端部与相邻柜壁的密闭风道的风道口相对接，所述风道槽和各所述柜壁的密闭风道在所述柜体内形成一封闭的换热风道。

2.根据权利要求1所述恒温柜，其特征在于，所述恒温控制装置中所述半导体热电芯片周围、所述换热器与所述传导板之间还设置有隔热垫。

3.根据权利要求2所述恒温柜，其特征在于，所述隔热垫与所述传导板之间还设置有隔热材料。

4.根据权利要求1或2或3所述恒温柜，其特征在于，在所述壳体内，所述换热器的两侧设置有支撑横梁，所述支撑横梁与所述换热器之间设置有隔热材料。

5.根据权利要求4所述恒温柜，其特征在于，所述支撑横梁还连接有一设置在所述换热器下方的、用于调节所述换热器、所述半导体热电芯片和所述传导板整体高度的升降调节装置。

6.根据权利要求1所述恒温柜，其特征在于，所述恒温控制装置中，在所述传导板的侧面还设置有冷凝水吸收装置，所述冷凝水吸收装置包括导水槽和设置在所述导水槽内的吸水布，所述导水槽的下端开口与所述换热器连通。

7.根据权利要求1所述恒温柜，其特征在于，所述柜体内在至少一个柜壁上所述密闭风道的风道口的位置处，还设置有换热风扇。

8.根据权利要求1所述恒温柜，其特征在于，所述柜壁包括保温层以及设置在所述保温层外围的金属壳，所述密闭风道开设在所述金属壳内。

9.根据权利要求1或7所述恒温柜，其特征在于，在至少一个柜壁上还设置有进风口。

10.根据权利要求1所述恒温柜，其特征在于，所述柜体内还设置有一隔板，将柜体内的空间分隔成两个独立的封闭子空间。

11.根据权利要求1所述恒温柜，其特征在于，所述传导板还连接有感温器。

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