CN102722199B - 生物电泳仪用制冷散热装置 - Google Patents

Abstract

一种生物电泳仪用制冷散热装置，包括：胶条工作面板、若干热电模块、散热装置、保温装置、保温外壳、胶条工作面板温度传感器、热管散热器温度传感器、控制器和电源，保温外壳包括相互连接的全封闭上盖和多孔散热壳体，胶条工作面板、保温装置和热电模块设置在上盖内，保温装置与胶条工作面板连接，热电模块冷端与胶条工作面板连接；散热装置设置在壳体内与上盖连接，且紧贴热电模块的热端；胶条工作面板温度传感器设置在胶条工作面板上，散热器温度传感器设置在散热装置上，控制器分别与热电模块、散热装置、胶条工作面板温度传感器和散热器温度传感器连接，电源与控制器连接。本发明实现了均匀控制胶条工作面板温度，且控制精度高。

Description

生物电泳仪用制冷散热装置

技术领域

本发明涉及一种散热装置，尤其涉及一种生物电泳仪用制冷散热装置。

背景技术

电泳仪为生物医学实现电泳的设备，其在工作时要求胶条工作面板温度分布均匀、温度控制精度高和工作温度范围广等要求。

现有的电泳仪产品中，使用最广泛的是BIO-RAD公司推出的电泳设备，其制冷散热装置温控精度为±0.5℃，温度控制范围为10-25℃，制冷散热效果好，但是，该装置没有考虑到胶条工作面板温度分布情况，无法达到胶条工作面板温度分布均匀的效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物电泳仪用制冷散热装置，以解决现有电泳仪制冷散热装置无法满足胶条工作面板温度要求的技术问题。

为达到上述目的，本发明提供一种生物电泳仪用制冷散热装置，包括：胶条工作面板、若干热电模块、散热装置、保温装置、保温外壳、胶条工作面板温度传感器、热管散热器温度传感器、控制器和电源，保温外壳包括相互连接的全封闭上盖和多孔散热壳体，胶条工作面板、保温装置和热电模块设置在上盖内，保温装置与胶条工作面板连接，热电模块设置在保温装置上且冷端与胶条工作面板连接；散热装置设置在壳体内与上盖连接，且紧贴热电模块的热端；胶条工作面板温度传感器设置在胶条工作面板上，散热器温度传感器设置在散热装置上，控制器分别与热电模块、散热装置、胶条工作面板温度传感器和散热器温度传感器连接，电源与控制器连接，用以提供电力。

依照本发明较佳实施例所述的生物电泳仪用制冷散热装置，该控制器进一步包括：PID控制器、PWM功率驱动器、LC滤波器和开关控制器，PID控制器用以将胶条工作面板温度传感器采集的温度与预先设定的温度进行比较，并输出电压信号，PWM功率驱动器与PID控制器连接，用以调节接收到的电压信号的占空比并发送至LC滤波器，LC滤波器用以对电压信号进行滤波处理后输出直流电压至电热模块，控制电热模块工作；开关控制器用以将散热器温度传感器采集的温度与预先设定的温度进行比较，并输出开关信号，控制散热装置风机的开关。

依照本发明较佳实施例所述的生物电泳仪用制冷散热装置，还包括：导热硅脂，导热硅脂设置在胶条工作面板和电热模块之间，以及电热模块和散热装置之间。

依照本发明较佳实施例所述的生物电泳仪用制冷散热装置，该胶条工作面板采用长×宽×厚为270mm×110mm×5mm的铜板。

依照本发明较佳实施例所述的生物电泳仪用制冷散热装置，该热电模块为2个长×宽×厚为50mm×50mm×3mm的TEC1-12708模块。

依照本发明较佳实施例所述的生物电泳仪用制冷散热装置，该胶条工作面板下表面设置有两个长×宽×深为52mm×52mm×1mm的安装孔，用以安装热电模块，两个安装孔的中心距离为135mm。

依照本发明较佳实施例所述的生物电泳仪用制冷散热装置，该散热装置采用热管散热器。

依照本发明较佳实施例所述的生物电泳仪用制冷散热装置，该保温装置采用陶瓷纤维纸保温板。

依照本发明较佳实施例所述的生物电泳仪用制冷散热装置，该胶条工作面板温度传感器和散热装置温度传感器采用NTC热敏电阻。

依照本发明较佳实施例所述的生物电泳仪用制冷散热装置，该保温外壳上盖采用有机玻璃制成，且上盖与壳体螺接连接。

本发明的生物电泳仪用制冷散热装置利用热电模块即为半导体制冷片提供冷热源，采用两种完全相同的热电模块和散热装置来维持胶条工作面板的温度，这两种完全相同的热电模块和散热装置均匀的分布在胶条工作面板中，同时采用导热硅脂将热电模块分别与胶条工作面板和散热装置接触减少接触热阻，并且采用保温装置将胶条工作面板与下面的散热装置部分隔绝，减少了散热装置对胶条工作面板的热影响。采用全封闭上盖和多孔结构的壳体的有机玻璃的保温外壳即保证了胶条工作面板处于一个近绝热的环境又保证了散热装置热量的散出。该装置采用温度控制器输出合适的电压来调节胶条工作面板的温度同时该装置亦能根据散热装置的温度大小来控制散热器风机的启停。本发明可以将生物电泳仪的胶条工作面板温度维持在10-30℃内，控制精度为±0.45℃，且胶条工作面板温度分布均匀（±0.6℃以内）。因此，与现有技术相比，本发明实现了均匀控制胶条工作面板温度，且具有散热效果好、控制精度高的优点。

附图说明

图1为本发明生物电泳仪用制冷散热装置的结构示意图；

图2为本发明生物电泳仪用制冷散热装置的结构爆炸图；

图3本发明生物电泳仪用制冷散热装置的结构侧视图；

图4为本发明实施例的胶条工作面板的结构侧视图；

图5a胶条工作面板温度控制原理图；

图5b为散热装置控制原理图；

图6为胶条工作面板工作温度控制效果图。

具体实施方式

以下结合附图，具体说明本发明。

请参阅图1至图4，一种生物电泳仪用制冷散热装置，包括：胶条工作面板1、两个热电模块2、两个散热装置3、保温装置4、保温外壳5、胶条工作面板温度传感器6、热管散热器温度传感器7、控制器8和电源9。

保温外壳6包括相互连接的全封闭上盖和多孔散热壳体，上盖与壳体螺接连接。胶条工作面板1、保温装置4和热电模块2设置在上盖内。上盖上部分可以正常开启，方便胶条工作面板1的正常工作，保温装置4与胶条工作面板1连接，热电模块设置在保温装置4上且冷端与胶条工作面板1连接。散热装置3设置在壳体内与上盖连接，且紧贴热电模块2的热端；胶条工作面板温度传感器6设置在胶条工作面板1上，散热器温度传感器7设置在散热装置3上，控制器8分别与热电模块2、散热装置3、胶条工作面板温度传感器6和散热器温度传感器7连接，电源9与控制器8连接，用以为控制器上8提供电力。

胶条工作面板温度传感器6固定在胶条工作面板下表面，其将胶条工作面板1的温度采集送入控制器8，控制器8比较设定温度和胶条工作面板温度传感器6采集的温度，输出合适的电压极性（加热或制冷）和电压大小来驱动热电模块2，最终使得胶条工作面板温度稳定在一定的范围内（±0.45℃）。热管散热器用温度传感器7将热管散热器的温度采集送入控制器8进行比较，控制器8采用启停的方式来控制热管散热器风机的启停。具体地，控制器8进一步包括：PID控制器、PWM功率驱动器、LC滤波器和开关控制器，PID控制器用以将胶条工作面板温度传感器6和散热器温度传感器7采集的温度与预先设定的温度进行比较，并分别输出电压信号和开关信号，PWM功率驱动器与PID控制器连接，用以调节接收到的电压信号的占空比并发送至LC滤波器，LC滤波器用以对电压信号进行滤波处理后输出直流电压至电热模块2，控制电热模块2工作；开关控制器用以接收开关信号，并根据开关信号控制散热装置3的风机的开关。

胶条工作面板1采用长×宽×厚为270mm×110mm×5mm的铜板，除了保证胶条工作面板所需要的工作面积，同时采用5mm的厚度的铜板保证了胶条工作面板的热均匀性和胶条工作面板正常工作的响应时间。胶条工作面板1下表面设置有两个长×宽×深为52mm×52mm×1mm的安装孔，用以安装热电模块2，两个安装孔的中心距离为135mm，确保热电模块2均匀分布在胶条工作面板1下表面。热电模块2为两个长×宽×厚为50mm×50mm×3mm的TEC1-12708模块，热电模块2穿过保温装置4上的开孔安装在胶条工作面板1下表面的安装孔内，冷端与胶条工作面板1下表面紧贴。热电模块2的热端散热装置3紧密接触，具体的散热装置3采用热管散热器。本发明还使用导热硅脂将热电模块2与散热装置3和胶条工作面板1接触减少其接触热阻，导热硅脂分别设置在胶条工作面板1和电热模块2之间，以及电热模块2和散热装置3之间。另外，本发明还使用M3螺栓将散热装置3与胶条工作面板1固定确保散热装置3、热电模块2和胶条工作面板1紧密接触。

如图4所示，胶条工作面板1中央开有一个深为4mm的孔，用以放置胶条工作面板温度传感器6，在胶条工作面板1中央开4mm深的孔放置胶条工作面板温度传感器6确保温度传感器测量温度的准确性。同样，在散热装置3接触热电模块2处开一个深2mm的孔放置散热装置温度传感器7。

更进一步地，保温装置4采用陶瓷纤维纸保温板，将其紧贴胶条工作面板1下表面使其与散热装置3隔绝，确保胶条工作面板1温度不受外界环境干扰。保温外壳5采用有机玻璃材料，其上盖采用全封闭结构，使胶条工作面板1和外界环境隔绝，其壳体部分采用前部和两侧为多孔的形式，保证散热装置3风道方式为前端进两端出，将散热装置3的风场设计为该装置前端进风两侧出风，易于电泳仪的电源部分组合成为完整电泳仪设备。本发明使用6个M6螺栓将保温外壳壳体部分与上盖部分固定，使该装置装配为一个整体。另外，胶条工作面板温度传感器6和散热装置温度传感器7具体采用NTC热敏电阻。

以下结合图5，对本发明的工作过程原理进行说明。

如图5a所示，PID控制器将胶条工作面板温度传感器6采集来的胶条工作面板1的温度与设定的温度进行比较，运行得出指令后发送到PWM功率驱动器调节其占空比，之后，经LC滤波器滤波后输出合适的直流电压给热电模块2，控制热电模块2工作，进而达到控制胶条工作面板温度1的目的。

如图5b所示，开关控制器将散热装置温度传感器7采集来的散热装置3的温度与设定温度进行比较，并输出开关信号，控制散热装置风机的启停。

如图6所示，其为胶条工作面板工作温度控制效果图。从图中可以看出，依次将胶条工作面板1温度设定为10℃、20℃和30℃。该系统对胶条工作面板1的温度控制精度均在±0.45℃以内，同时胶条工作面板1稳定在设定温度所需要的时间均低于10分钟。

本发明的生物电泳仪用制冷散热装置利用热电模块即为半导体制冷片提供冷热源，采用两种完全相同的热电模块和散热装置来维持胶条工作面板的温度，这两种完全相同的热电模块和散热装置均匀的分布在胶条工作面板中，同时采用导热硅脂将热电模块分别与胶条工作面板和散热装置接触减少接触热阻，并且采用保温装置将胶条工作面板与下面的散热装置部分隔绝，减少了散热装置对胶条工作面板的热影响。采用全封闭上盖和多孔结构的壳体的有机玻璃的保温外壳即保证了胶条工作面板处于一个近绝热的环境又保证了散热装置热量的散出。该装置采用温度控制器输出合适的电压来调节胶条工作面板的温度同时该装置亦能根据散热装置的温度大小来控制散热器风机的启停。本发明可以将生物电泳仪的胶条工作面板温度维持在10-30℃内，控制精度为±0.45℃，且胶条工作面板温度分布均匀（±0.6℃以内）。因此，与现有技术相比，本发明实现了均匀控制胶条工作面板温度，且具有散热效果好、控制精度高的优点。

以上所述，仅是本发明的较佳实施实例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施实例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种生物电泳仪用制冷散热装置，其特征在于，包括：胶条工作面板、若干热电模块、散热装置、保温装置、保温外壳、胶条工作面板温度传感器、热管散热器温度传感器、控制器和电源，所述保温外壳包括相互连接的全封闭上盖和多孔散热壳体，所述胶条工作面板、保温装置和热电模块设置在所述上盖内，所述保温装置与所述胶条工作面板连接，所述热电模块设置在所述保温装置上且冷端与所述胶条工作面板连接；所述散热装置设置在所述壳体内与所述上盖连接，且紧贴所述热电模块的热端；所述胶条工作面板温度传感器设置在所述胶条工作面板上，所述散热器温度传感器设置在所述散热装置上，所述控制器分别与所述热电模块、散热装置、胶条工作面板温度传感器和散热器温度传感器连接，所述电源与所述控制器连接，用以提供电力，其中，所述控制器进一步包括：

PID控制器、PWM功率驱动器、LC滤波器和开关控制器，所述PID控制器用以将胶条工作面板温度传感器采集的温度与预先设定的温度进行比较，并输出电压信号，所述PWM功率驱动器与所述PID控制器连接，用以调节接收到的电压信号的占空比并发送至所述LC滤波器，所述LC滤波器用以对电压信号进行滤波处理后输出直流电压至所述热电模块，控制所述热电模块工作；所述开关控制器用以将散热器温度传感器采集的温度与预先设定的温度进行比较，并输出开关信号，控制所述散热装置开关。

2.如权利要求1所述的生物电泳仪用制冷散热装置，其特征在于，还包括：导热硅脂，所述导热硅脂设置在所述胶条工作面板和热电模块之间，以及所述热电模块和散热装置之间。

3.如权利要求1所述的生物电泳仪用制冷散热装置，其特征在于，所述胶条工作面板采用长×宽×厚为270mm×110mm×5mm的铜板。

4.如权利要求1所述的生物电泳仪用制冷散热装置，其特征在于，所述热电模块为2个长×宽×厚为50mm×50mm×3mm的TEC1-12708模块。

5.如权利要求1所述的生物电泳仪用制冷散热装置，其特征在于，所述胶条工作面板下表面设置有两个长×宽×深为52mm×52mm×1mm的安装孔，用以安装所述热电模块，所述两个安装孔的中心距离为135mm。

6.如权利要求1所述的生物电泳仪用制冷散热装置，其特征在于，所述散热装置采用热管散热器。

7.如权利要求1所述的生物电泳仪用制冷散热装置，其特征在于，所述保温装置采用陶瓷纤维纸保温板。

8.如权利要求1所述的生物电泳仪用制冷散热装置，其特征在于，所述胶条工作面板温度传感器和散热装置温度传感器采用NTC热敏电阻。

9.如权利要求1所述的生物电泳仪用制冷散热装置，其特征在于，所述保温外壳上盖采用有机玻璃制成，且所述上盖与所述壳体螺接连接。