CN102495648A - 温度调节装置及装有该温度调节装置的温度仪表校验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在核电领域中温度仪表校验装置的温度的调节。为解决现有技术的降温速度慢、降温范围小，降温成本高的问题。本发明提出一种温度调节装置，该温度调节装置包括温度控制器、直流驱动电路、半导体温差电片件、导热装置和散热装置，温度控制器连接有温度检测装置，温度控制器的信号输出端与直流驱动电路的信号输入端连接，以控制直流驱动电路的通断；直流驱动电路的输出端与半导体温差电片件连接，以使半导体温差电片件工作；导热装置包括导热基座；半导体温差电片件的下底面与导热基座的顶面贴合连接，并在该导热基座的下底面或侧面上连接有导热杆。这种温度调节装置采用半导体温差电片件制冷，降温速度快，降温范围大且成本低。

Description

温度调节装置及装有该温度调节装置的温度仪表校验装置

技术领域

本发明涉及在核电领域中温度仪表校验装置的温度的调节，尤其涉及在核电领域中用于调节温度仪表校验装置的温度的温度调节装置。

背景技术

温度校验炉是用于校验温度仪表的设备。传统的温度仪表校验炉是一种恒温槽，利用搅拌器搅拌推动恒温槽内的工作介质在工作区上下流动，并和加热器进行热交换，使工作介质达到设定的温度，并通过搅拌器推动工作介质在工作区内流动，使工作介质的温度在设定的范围内处于动态平衡状态。在对温度校验炉降温时，工作介质通常是通过搅拌器搅拌推动在恒温槽内上下翻滚流动，以与外界空气接触进行热交换，进而达到降温的目的。但是，这种利用自然散热降温的降温方法，降温速度慢，且只能将工作介质的温度降至常温，降温范围小。

为了加快降温速度，本领域的技术人员用泵将温度校验炉内的工作介质导出，送入到热交换器的散热管中，再通过循环水或排风将工作介质所携带的热量导出，实现对工作介质的降温，进而实现对温度校验炉的降温。这种降温方法虽然在一定程度上提高了降温速度，但由于是采用循环水或排风对工作介质进行降温，也只能将工作介质的温度降至常温，降温范围小，且在降温过程中需使用泵和热交换器，占地面积大，降温成本高。

发明内容

为解决现有技术对温度仪表校验装置的降温速度慢、降温范围小，且降温成本高的问题，本发明提出一种温度调节装置，该温度调节装置包括温度控制器、直流驱动电路、半导体温差电片件、导热装置和散热装置，所述温度控制器连接有温度检测装置，所述温度控制器的信号输出端与所述直流驱动电路的信号输入端连接，以控制所述直流驱动电路的通断；所述直流驱动电路的输出端与所述半导体温差电片件连接，以使所述半导体温差电片件工作；所述导热装置包括导热基座；所述半导体温差电片件的下底面与所述导热基座的顶面贴合连接，并在该导热基座的下底面或侧面上连接有导热杆。

采用这样的温度调节装置对温度仪表校验装置的工作介质降温时，其降温效率为自然散热降温法的降温效率的3-4倍，降温速度快；该温度调节装置采用半导体温差电片件制冷降温，可将工作介质的温度降至零度，降温范围大；该温度调节装置结构简单，在对温度仪表校验装置的工作介质降温时，不需要其他辅助设备，降温成本低。

优选地，在所述半导体温差电片件的上方设有散热装置，该散热装置包括散热片结构和散热风扇，所述散热片结构的底部与所述半导体温差电片件的顶面贴合连接，所述散热风扇位于所述散热片结构的顶部，且所述散热风扇的下底面与所述散热片结构的顶部贴合在一起，所述散热风扇的输入端与所述直流驱动电路连接，并在所述直流驱动电路的驱动下工作。采用这样的温度调节装置对温度仪表校验装置的工作介质降温，增大了散热面积，且加快了空气的流动速度，进而提高了降温效率，缩短了降温时间。

优选地，在所述半导体温差电片件与所述导热基座的结合部位以及所述半导体温差电片件与所述散热片结构的结合部位均设有导热硅脂层。这样，可以加快半导体温差电片件与导热基座之间以及半导体温差电片件与散热片结构之间的热传递，进而提高了对温度仪表校验装置的工作介质的温度调节效率，尤其是降温效率。

进一步地，在所述散热片结构的底部设有支腿。这样，进一步增大了温度调节装置的散热面积，提高了降温效率。

优选地，所述温度控制器可实时显示温度。这样，可精确地调节温度仪表校验装置的工作介质的温度。

优选地，所述直流驱动电路将交流电转换为直流电。这样，就可以直接将日常用电的交流电转换成直流电对该温度调节装置供电，使该温度调节装置可以连续工作，使用方便，且成本低。

优选地，所述导热杆为两端密封的管状结构，并在该管状结构内部的腔体内注有导热流体。这样，可以增强导热杆的导热性能，加快导热速度，缩短降温时间。

优选地，所述导热装置的材质可为铜、铝或钛中的任意一种。

优选地，当所述半导体温差电片件制冷时，所述直流驱动电路的输出端的正极与所述半导体温差电片件的正极连接，所述直流驱动电路的输出端的负极与所述半导体温差电片件的负极连接；当所述半导体温差电片件制热时，所述直流驱动电路的输出端的正极与所述半导体温差电片件的负极连接，所述直流驱动电路的输出端的负极与所述半导体温差电片件的正极连接。

本发明还提出一种温度仪表校验装置，该温度仪表校验装置装有上述任意一种温度调节装置。

附图说明

图1是本发明温度调节装置的立体结构的主视示意图；

图2是图1中所示温度调节装置的右视示意图；

图3是本发明温度仪表校验装置电路系统图。

具体实施方式

如图1和2所示，本发明温度调节装置包括半导体温差电片件1(也就是市场上俗称的半导体制冷片)、温度控制器(未显示)、直流驱动电路(未显示)、导热装置2和散热装置3。其中，温度控制器通过控制直流驱动电路的通断来控制半导体温差电片件1的工作，并通过改变直流驱动电路输出端与半导体温差电片件之间的连接极性，即改变半导体温差电片件1内的电流的极性，使其制冷或制热。半导体温差电片件1位于导热装置2和散热装置3之间，且半导体温差电片件1与导热装置2及散热装置3分别贴合连接，并通过导热装置2实现温度仪表校验装置的工作介质(比如水浴槽或温度仪表校验炉内的水或油)与半导体温差电片件1之间的热传递。当对工作介质进行降温时，再通过散热装置3将由半导体温差电片件1从工作介质内吸收到的热量散发到温度仪表校验装置外部的空气中，从而降低该温度仪表校验装置的工作介质的温度。

半导体温差电片件1为矩形片状结构，且其输入端与直流驱动电路的输出端连接。该直流驱动电路可以是如蓄电池类的直流电源，也可以是能够将交流电转换为直流电的直流电源转换装置(一般也称为直流电源)。当然，半导体温差电片件1也可以是其他形状的结构。当该直流驱动电路的输出端的正极与半导体温差电片件1的正极连接，负极与半导体温差电片件1的负极连接时，在电路接通后，半导体温差电片件1开始工作并制冷；当该直流驱动电路的输出端的正极与半导体温差电片件1的负极连接，负极与半导体温差电片件1的正极连接时，在电路接通后，半导体温差电片件1开始工作并制热。

导热装置2包括导热基座4和导热杆5，如图1和2所示。其中，导热基座4为矩形板状结构，当然还可以是其他形状，比如圆盘结构或长方体结构。导热杆5为杆状结构，且导热杆5的一端与导热基座4连接，另一端远离导热基座。这样，在温度调节装置工作时，导热杆5远离导热基座4的一端可探入到温度仪表校验装置的工作介质(一般为水或油)内，从而实现半导体温差电片件1与温度仪表校验装置的工作介质之间的热传递。导热杆5既可以是实心杆状结构，也可以是管状结构。当然，还可以将管状结构的两端密封，使该管状结构内部的空腔成为密封的腔体，并在该密封的腔体内注有导热流体。在导热过程中导热流体在密封腔体内持续循环液汽二相变化，且汽流体与液流体在吸热端(热端)及放热端(冷端)之间形成汽往液返的对流(即液流体在热端吸热转换为汽流体，再通过对流流到冷端，在到达冷端的过程中以及到达冷端后，汽流体放热转换为液流体，再流回热端，并反复循环)。半导体温差电片件1的下底面与导热基座4的顶面贴合在一起。优选地，在半导体温差电片件1与导热基座4之间设有一层导热硅脂，以加快热量在半导体温差电片件1与导热基座4之间的传递速度。为避免半导体温差电片件1进水，并使半导体温差电片件1处于低湿度的环境中工作，优选地，导热杆5呈“L”型结构，并与导热基座4的侧面连接，以将半导体温差电片件1安装在远离温度仪表校验装置的工作介质的位置。当然，导热杆5的形状还可以根据需要任意变换。另外，可选用铜、铝或钛中的任意一种材质来制作导热装置，这样，不仅提高了导热装置的导热性能，还减轻了温度调节装置的重量，使之更为轻便。

如图1和2所示，散热装置3包括散热片结构6和散热风扇7，该散热片结构6是下底面为平面的长方体结构，各个散热片8相互平行的设置在散热片结构6的长方体结构中，且散热片8与散热片结构6的下底面相互垂直。该长方体结构的下底面与半导体温差电片件1的顶面贴合连接，增大了散热面积，进而加快了散热速度。优选地，在散热片结构6的下底面与半导体温差电片件1的顶面之间设有一层导热硅脂，以加快热量在半导体温差电片件1和散热片结构6之间的传递速度。优选地，在散热片结构6底部的四角均设有支腿9，将散热片结构6撑起，使散热片结构6的底部和导热基座4的底部暴露在空气中，进一步增大了散热面积，进而加快了散热速度。为进一步加快温度调节装置的制冷速度，在散热片结构6的顶部设有散热风扇7，且散热风扇7的底面与6结构的顶部贴合在一起，且该散热风扇7由直流驱动电路供电。当散热片结构6温度升高时，散热风扇7的供电电路接通，散热风扇7工作，加快了空气的流动速度，进而加快了散热片结构6的散热速度。

采用这样的温度调节装置对温度仪表校验装置的工作介质降温，如表1所示，其降温效率为自然散热降温的降温效率的3-4倍，降温速度快。该温度调节装置采用半导体温差电片件制冷降温，不需要任何制冷剂即可将工作介质的温度降至零度，其降温范围大，能够满足校验一般的温度仪表的需要，且半导体温差电片件工作时，无噪音、无振动、无污染。另外，这样的温度调节装置结构简单，且在使用该温度调节装置对温度仪表校验装置的工作介质降温时，不需要其他辅助设备，降温成本低。

表1：降温速率比较(工作介质为水，10L)

装有上述温度调节装置的温度仪表校验装置的电路系统如图3所示，直流驱动电路10的信号输入端与温度控制器11的信号输出端连接，且在温度控制器11上设有温度传感器12作为温度监测装置来监测温度仪表校验装置的工作介质的温度以及散热片结构6的温度，并将监测的温度转换为电信号传回到温度控制器11，该温度控制器11再对该电信号进行处理，并将监测到的工作介质的温度与设定的调节后工作介质的温度值比较，若监测到的工作介质的温度高于设定的温度，则温度控制器11向直流驱动电路10发出制冷的触发信号，使直流驱动电路10与半导体温差电片件1连通，对半导体温差电片件1供电，使之制冷，并通过导热装置2吸热，进而使温度仪表校验装置的工作介质的温度降低；若监测到的工作介质的温度等于设定的温度，则温度控制器11向直流驱动电路10发出停止制冷的触发信号，使直流驱动电路10与半导体温差电片件1的连接断开，停止对半导体温差电片件1供电，使之停止制冷；若监测到的工作介质的温度低于设定的温度，则温度控制器11触发控制加热器14的继电器13，通过继电器13的触点KM-1给加热器14供电，加热器14开始加热，同时使用搅拌器15搅拌工作介质，使其在工作区内流动，并进行热交换，使工作介质的温度快速达到设定的温度。当然，也可以通过温度控制器11给直流驱动电路10设置制热的触发信号，改变该直流驱动电路10与半导体温差电片件1的连接极性，并对半导体温差电片件1供电，使半导体温差电片件1制热，并通过导热装置2将半导体温差电片件1释放的热量传递到温度仪表校验装置的工作介质内，进而使温度仪表校验装置的工作介质的温度升高。优选地，在温度控制器11上连接有保护继电器，以对温度控制器11进行保护，避免温度控制器11在电路出现异常情况时因过载、过流或过压而被损坏。优选地，温度控制器11可实时显示温度监测装置监测到的温度以及设定的工作介质待调节后的温度，提高温度调节的精度。当散热片结构6的温度升高时，使直流驱动电路10对散热风扇7供电，使之工作，加快空气的流动速度，进而加快工作介质的降温速度。

Claims (10)

1.一种温度调节装置，其特征在于，所述温度调节装置包括温度控制器、直流驱动电路、半导体温差电片件、导热装置和散热装置，所述温度控制器连接有温度检测装置，所述温度控制器的信号输出端与所述直流驱动电路的信号输入端连接，以控制所述直流驱动电路的通断；所述直流驱动电路的输出端与所述半导体温差电片件连接，以使所述半导体温差电片件工作；所述导热装置包括导热基座；所述半导体温差电片件的下底面与所述导热基座的顶面贴合连接，并在该导热基座的下底面或侧面上连接有导热杆。

2.根据权利要求1所述的温度调节装置，其特征在于，在所述半导体温差电片件的上方设有散热装置，该散热装置包括散热片结构和散热风扇，所述散热片结构的底部与所述半导体温差电片件的顶面贴合连接，所述散热风扇位于所述散热片结构的顶部，且所述散热风扇的下底面与所述散热片结构的顶部贴合在一起，所述散热风扇的输入端与所述直流驱动电路连接，并在所述直流驱动电路的驱动下工作。

3.根据权利要求2所述的温度调节装置，其特征在于，在所述半导体温差电片件与所述导热基座的结合部位以及所述半导体温差电片件与所述散热片结构的结合部位均设有导热硅脂层。

4.根据权利要求2或3所述的温度调节装置，其特征在于，在所述散热片结构的底部设有支腿。

5.根据权利要求1-3中任意一项所述的温度调节装置，其特征在于，所述温度控制器可实时显示温度。

6.根据权利要求1-3中任意一项所述的温度调节装置，其特征在于，所述直流驱动电路将交流电转换为直流电。

7.根据权利要求1-3中任意一项所述的温度调节装置，其特征在于，所述导热杆为两端密封的管状结构，并在该管状结构内部的腔体内注有导热流体。

8.根据权利要求1-3中任意一项所述的温度调节装置，其特征在于，所述导热装置的材质可为铜、铝或钛中的任意一种。

9.根据权利要求1所述的温度调节装置，其特征在于，当所述半导体温差电片件制冷时，所述直流驱动电路的输出端的正极与所述半导体温差电片件的正极连接，所述直流驱动电路的输出端的负极与所述半导体温差电片件的负极连接；当所述半导体温差电片件制热时，所述直流驱动电路的输出端的正极与所述半导体温差电片件的负极连接，所述直流驱动电路的输出端的负极与所述半导体温差电片件的正极连接。

10.一种温度仪表校验装置，其特征在于，所述温度仪表校验装置装有权利要求1-9中任意一项所述的温度调节装置。

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