CN105004094A - 一种热管散热的半导体制冷设备 - Google Patents

Abstract

一种热管散热的半导体制冷设备，包括系统供电电源、控温系统、散热系统、反应池、磁力搅拌系统。反应池最内侧为一反应槽，其外有一薄铜层，薄铜层外侧紧贴半导体制冷片，制冷片外侧有一绝热层，绝热层外包裹一铝合金外壳。控温系统包括控温仪表、感温探头、控制单板、半导体制冷片及半导体制冷片电源，控温仪表可显示及设置反应槽温度，控制单板负责协调各项工作。散热系统包括热管、散热片及风扇。热管环绕半导体制冷片放热面，放热面产生的热量不断通过热管导出，确保半导体制冷片的正常工作。磁力转子置于反应槽底部，磁力搅拌器带动转子旋转，构成磁力搅拌系统。系统供电电源为整个系统供电。

Description

一种热管散热的半导体制冷设备

技术领域

本发明涉及一种制冷设备，具体是涉及一种热管散热的半导体制冷设备。

背景技术

在科研工作当中，由于实验的需要，有些产品的某些工序要求在低温条件下进行，目前的低温反应装置因为受制冷设备的限制，占用空间较大，操作也较为繁琐，且存在控温不准确等多种问题。

半导体制冷是利用热电效应实现制冷的一种制冷方法，这种制冷方法没有机械传动部件，工作无噪声，不需要制冷工质，设备体积小，重量轻，非常适合实验室内使用。但是传统的半导体制冷设备多采用循环水冷这一散热方法，不仅需要额外的空间而且也存在操作不便、设备需要维护等多方面的问题。

热管散热具有超长的热活性和热敏感性的特点，在受热条件下，导热管的内部的导热介质吸热后，利用分子的震荡、摩擦，将热量从热管的一端迅速传导至另一端。导热能力远高于普通金属材料，导热总数最高可达到表面积形同的金属硬材料的7000余倍，被誉为传热界的“超导体”。

发明内容

本发明主要是利用上述原理，设计了一种占用空间小，温度反应灵敏，操作简单的热管散热的半导体制冷设备，以满足实验室科研的需要。

本发明主要是通过下述技术方案得以实现的 ：

一种热管散热的半导体制冷设备，包括系统供电电源、控温系统、散热系统、反应池、磁力搅拌器及磁力转子。反应池最内侧为一反应槽，其外有一薄铜层，薄铜层形成一矩形槽结构，反应槽可插入其中，薄铜层外侧紧贴半导体制冷片，制冷片外侧有一绝热层，绝热层外包裹一铝合金外壳。控温系统包括控温仪表、感温探头、控制单板、半导体制冷片及半导体制冷片电源。半导体致冷片的一面为吸热端，另一面为放热端。控温仪表用来设定反应所需的温度，同时也显示反应槽内实时的温度。感温探头检测反应槽内的实时温度并将其传输给控制单板，控制单板作出控制信号去触发半导体制冷片，半导体制冷片电源做出反应，为半导体制冷片提供电力，使其吸热面不断从反应槽内收热量，放热面不断释放热量，并经由散热系统将热量散发出去，直到反应槽内的温度到达设定值。散热系统包括热管、散热片及风扇。热管环绕半导体制冷片放热面，放热面产生的热量不断通过热管导出，并经由散热片及风扇散发到环境当中，确保半导体制冷片的正常工作。磁力转子置于反应槽底部，磁力搅拌器带动磁力转子旋转，可以使反应槽内温度更加均匀，同时可以使反应槽内的反应液体充分混合，系统供电电源为整个系统提供电力供应。

工作时，在控温仪表上设定一个预置温度，感温探头检测反应槽内温度，并将信号传输给控制单板，控制单板比较预置温度和实际温度大小 ：当预置温度小于实际检测温度时，控温仪表输出控制信号，去触发半导体制冷片电源，半导制冷片贴着反应槽的一面为吸热面，不断从反应槽的池壁上收热量，使反应槽内温度降低，另一面为放热面，放热面不断释放热量，热管将半导体制冷片放热面的热量带出，经由散热片及风扇散发出去，当反应槽内的温度到达设定值，这时控制单板关闭控制信号，半导制冷片电源被切断，停止致冷。

进一步的，本装置所用热管分为多根缠绕在半导体制冷片产热面外，热管形状类似U型。

进一步的，热管截面为半圆形，这一形状增大了热管与制冷片的接触面积，有利于热量的传导。

进一步的，制冷片与反应槽壁之间有一层薄铜层，薄铜层形成一矩形内槽，反应槽插入该槽中。

进一步的，反应槽可以从内槽中取出，方便清洗及其他操作。

进一步的，半导体制冷片与热管之外由一层绝热材料包裹，绝热材料外由一层铝合金包裹，以实现对制冷系统的保护。

进一步的，热管与制冷片之间、制冷片与薄铜层之间均涂布有一层导热硅脂，以减小它们间的接触热阻，使热传导更加高效。

  附图说明

图 1是本发明具体实施方式中系统的总体布局图。

图 2是本发明的热管与制冷片组装示意图。

图 3是本发明的热管截面示意图。

附图标记说明 :

1为控制单板，2为控温仪表，3为半导体制冷片电源，4为磁力搅拌器，5为风扇，6为散热助片，7为热管，8为铝合金外壳，9为感温探头，10为系统供电电源，11为半导体制冷片，12为薄铜层，13为反应槽，14为磁力转子。

 具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例 ：参看图 1、图2，本发明一种热管散热的半导体制冷设备，包括1、控制单板  2、控温仪表  3、半导体制冷片电源  4、磁力搅拌器  5、风扇  6、散热助片  7、热管  8、铝合金外壳  9、感温探头  10、系统供电电源  11、半导体制冷片  12、薄铜层   13、反应槽  14、磁力转子。反应槽13外有一薄铜层12，薄铜层12形成一矩形槽结构，反应槽13可插入其中，薄铜层12外侧紧贴半导体制冷片11，制冷片11外侧有一绝热层，绝热层外包裹一铝合金外壳8。感温探头9固定于反应槽13中，感温探头9、控温仪表2及半导体电源3依次与控制单板1连接，组成一个控温系统。半导体致冷片11的一面为吸热端，另一面为放热端。控温仪2表用来设定反应所需的温度，同时也显示反应槽13内实时的温度。感温探头9检测反应槽13内的实时温度并将其传输给控制单板1，控制单板1作出控制信号去触发半导体制冷片电源3，半导体制冷片电源3做出反应，为半导体制冷片11提供电力，使其吸热面不断从反应槽13内收热量，放热面不断释放热量，并经由散热系统将热量散发出去，直到反应槽13内的温度到达设定值。散热系统包括热管7、散热片6及风扇5。热管7环绕半导体制冷片11的放热面，放热面产生的热量不断通过热管7导出，并经由散热片6及风扇5散发到环境当中，确保半导体制冷片11的正常工作。磁力转子14置于反应槽13底部，磁力搅拌器4带动磁力转子14旋转，可以使反应槽13内温度更加均匀，同时可以使反应槽内13的反应液体充分混合，系统供电电源10为整个系统提供电力供应。

工作时，在控温仪表2上设定一个预置温度，感温探头检测反应槽13内温度，并将信号传输给控制单板1，控制单板1比较预置温度和实际温度大小 ：当预置温度小于实际检测温度时，控温仪表2输出控制信号，去触发半导体制冷片电源3，半导制冷片11贴着薄铜层12的一面为吸热面，不断从反应槽13的壁上收热量，使反应槽13内温度降低，另一面为放热面，放热面不断释放热量，热管7将半导体制冷片11放热面的热量带出，经由散热片6及风扇5散发出去，当反应槽13内的温度到达设定值，这时控制单板1关闭控制信号，半导制冷片电源3被切断，停止致冷。

Claims (9)

1. 一种热管散热的半导体制冷设备，包括系统供电电源、控温仪表、感温探头、控制单板、半导体制冷片、半导体制冷片电源、热管、散热片、风扇、反应槽、薄铜层、绝热层、铝合金外壳、磁力搅拌器及磁力转子，其特征在于所述半导体制冷片紧贴于反应槽外侧，多根热管环绕半导体制冷片，热管冷凝端上统一安装一组散热助片，散热助片一侧安置一小型风扇，反应槽内放置一枚磁力转子，反应池下安置一台磁力搅拌器，感温探头放置于反应槽内，控温仪表、感温探头、半导体制冷片电源分别与控制单板相连接。

2.根据权利要求1所述一种热管散热的半导体制冷设备，其特征在于所述反应池为一可拆卸结构，反应槽与制冷片之间由一层薄铜层隔开，薄铜层环绕反应槽。

3.根据权利要求1所述一种热管散热的半导体制冷设备，其特征在于所述半导体制冷片与热管之外由一层绝热材料包裹，绝热材料外由一层铝合金包裹。

4. 根据权利要求1所述一种热管散热的半导体制冷设备，其特征在于所述磁力搅拌器至于反应槽下方中央。

5. 根据权利要求1所述一种热管散热的半导体制冷设备， 其特征在于所述控温仪表、感温探头、半导体制冷片电源分别与控制单板相连接，半导体制冷片电源与半导体制冷片相连接。

6. 根据权利要求1所述一种热管散热的半导体制冷设备，其特征在于所述半导体制冷片之间以串联方式连接。

7. 根据权利要求1所述一种热管散热的半导体制冷设备，其特征在于所述系统供电电源分别与控制单板、半导体制冷片电源、电风扇、磁力搅拌器连接。

8. 根据权利要求1所述一种热管散热的半导体制冷设备，其特征在于所述热管其截面为半圆形。

9. 根据权利要求1所述一种热管散热的半导体制冷设备，其特征在于所述热管由至少一组导热铜管组成，每组导热铜管包括外部导热管和与其连接的内部导热管，所述外部导热管位于反应池外部，其表面电镀有镁合金保护层，所述内部导热管环绕于半导体制冷片上，用于将热量导出。