CN106980333B - 一种能够对不同形状物体表面进行温控的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种能够对不同形状物体表面进行控温的装置，包括电源、待控温物体以及与待控温物体连接的控温单元；电源与控温单元连接；控温单元用于控制待控温物体表面温度的升降，控温单元包括第一控温组件、连接转换组件、第二控温组件以及第三控温组件，第一控温组件以及第二控温组件分别连接于连接转换组件的两侧；第一控温组件与连接转换组件形成第一控温回路，用于对待控温物体表面温度的直接控制；第二控温组件与连接转换组件形成第二控温回路，用于对待控温物体表面温度的辅助控制；第三控温组件用于检测待控温物体表面的温度，并控制第一控温组件、连接转换组件以及第二控温组件工作。

Description

一种能够对不同形状物体表面进行温控的装置

技术领域

本发明涉及电气技术领域，尤其涉及一种能够对不同形状物体表面进行温控的装置。

背景技术

工业以及生活中，经常需要对中小型物体进行制冷或控温。例如，工厂中某一段管道需要控温防止过热爆管，一杯开水需要快速冷却，一瓶可乐需要冰镇等。在科学研究中，很多反应需要控制在指定温度才能顺利进行。常规的方法是采用水浴来控制恒温，一旦遇到放热反应，水浴将很难将温度控制住指定范围。光催化实验中，光照溶液，会让溶液温度不断升高。有时候还需要不断搅拌溶液，这时溶液的温度升高将更快。传统的方法是搭建双层玻璃器皿，内层反应溶液，外层通流动水冷却。这种方式可行但玻璃器皿复杂形状让实验成本升高。本发明技术利用热电片，利用液体对不同表面形状的自适应适配，以及第一导热液高效的热交换，实现对复杂表面的控温。本装置结构简单、成本低、可靠性高、加热制冷效率高，控温精度可靠，是实现中小型物体制冷控温的理想装置。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种能够对不同形状物体表面进行温控的装置。

为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术措施：

一种能够对不同形状物体表面进行控温的装置，包括电源、以及设置于待控温物体上的控温单元；所述电源与所述控温单元连接；所述控温单元用于控制所述待控温物体表面温度的升降，所述控温单元包括第一控温组件、连接转换组件、第二控温组件以及第三控温组件，所述第一控温组件以及所述第二控温组件分别连接于所述连接转换组件的两侧；所述第一控温组件与所述连接转换组件形成第一控温回路，用于对所述待控温物体表面温度的直接控制；所述第二控温组件与所述连接转换组件形成第二控温回路，用于对所述待控温物体表面温度的辅助控制；所述第三控温组件用于检测所述待控温物体表面的温度，并控制所述第一控温组件、所述连接转换组件以及所述第二控温组件工作。

本发明还可以通过以下技术措施进一步完善：

作为进一步改进，所述第三控温组件包括热电偶以及温控仪，所述热电偶用于检测所述待控温物体表面温度并反馈至温控仪。

作为进一步改进，所述连接转换组件包括第一液冷头、热电片以及第二液冷头，所述第一液冷头与所述第二液冷头分别连接于所述热电片的两侧。

作为进一步改进，所述第一控温组件包括第一导热液、容器、第一管道、第二管道、第一泵体以及加热件；所述第一管道以及所述第二管道的一端分别与所述容器连接，所述第一管道以及所述第二管道的另一端分别与所述第一液冷头连接，所述第一泵体设置于所述第一管道内，所述加热件设置于所述第二管道上，从而所述第一导热液在所述第一管道以及所述第二管道内流动形成所述第一控温回路。

作为进一步改进，所述容器为敞口型或者密封型，用于适配不同形状的所述待控温物体。

作为进一步改进，所述第一导热液为水或者油或者液态金属或者无机盐溶液。

作为进一步改进，还包括密封件，所述密封件设置于所述容器与所述待控温物体之间，用于防止所述第一导热液泄漏。

作为进一步改进，所述密封件为氟胶O型圈或者橡胶圈。

作为进一步改进，所述第二控温组件包括第三管道、第二泵体、第二导热液以及散热件，所述第二泵体设置于所述第三管道内，所述第三管道的两端分别与所述第二液冷头连接，所述散热件设置于所述第三管道上，从而所述第二导热液在所述第三管道内流动形成所述第二控温回路。

作为进一步改进，所述第二导热液为水或者油或者液态金属或者无机盐溶液；所述散热件为风扇或者金属散热片与风扇的结合。

与现有技术相比较，本发明具有以下优点：

本发明通过对容器的设置，可实现对复杂形状的待控温物体的精确控温。本装置结构简单、成本低、可靠性高、加热制冷效率高，是实现中小型物体制冷控温的理想装置。

附图说明

附图1是本发明一种能够对不同形状物体表面进行控温的装置的示意图；

附图2是本发明一种能够对不同形状物体表面进行控温的装置的容器俯视图；

附图3是本发明一种能够对不同形状物体表面进行控温的装置的容器侧视图；

附图4是本发明一种能够对不同形状物体表面进行控温的装置中当待控温物体为杯形时的结构示意图；

附图5是本发明一种能够对不同形状物体表面进行控温的装置中当待控温物体为圆锥形时的结构示意图；

附图6是本发明一种能够对不同形状物体表面进行控温的装置实施例二的示意图。

主要元件符号说明

电源 1

待控温物体 2

控温单元 3

第一控温组件 31

连接转换组件 32

第二控温组件 33

第三控温组件 34

热电偶 341

温控仪 342

第一液冷头 321

热电片 322

第二液冷头 323

第一导热液 311

容器 312

第一管道 313

第二管道 314

第一泵体 315

加热件 316

密封件 35

第三管道 331

第二泵体 332

散热件 333

第二导热液 334

导热金属 335

导线 4

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

实施例一，请参阅图1至图5，本发明提供一种能够对不同形状物体表面进行控温的装置，包括电源1以及设置于待控温物体2上的控温单元3；所述电源1与所述控温单元3连接；所述控温单元3用于控制所述待控温物体2表面温度的升降，所述控温单元3包括第一控温组件31、连接转换组件32、第二控温组件33以及第三控温组件34，所述第一控温组件31以及所述第二控温组件33分别连接于所述连接转换组件32的两侧；所述第一控温组件31与所述连接转换组件32形成第一控温回路，用于对所述待控温物体2表面温度的直接控制；所述第二控温组件33与所述连接转换组件32形成第二控温回路，用于对所述待控温物体2表面温度的辅助控制；所述第三控温组件34用于检测所述待控温物体2表面的温度，并控制所述第一控温组件31、所述连接转换组件32以及所述第二控温组件33工作。

所述第三控温组件34包括热电偶341以及温控仪342，所述热电偶341与所述待控温物体2表面接触，用于检测所述待控温物体2表面温度并反馈至温控仪342，具体的，所述温控仪342采用PID温控仪。

所述连接转换组件32包括第一液冷头321、热电片322以及第二液冷头323，所述第一液冷头321与所述第二液冷头323分别连接于所述热电片322的两侧。所述热电片322可以是半导体制冷片，发电片，以及任何利用塞贝克效应和帕尔帖效应发电和制冷的器件。实施例中，所述热电片322既可以实现制冷，也可以通过改变电流方向实现加热。

所述第一控温组件31包括第一导热液311、容器312、第一管道313、第二管道314、第一泵体315以及加热件316；所述第一管道313以及所述第二管道314的一端分别与所述容器312连接，所述第一管道313以及所述第二管道314的另一端分别与所述第一液冷头321连接，所述第一泵体315设置于所述第一管道313内，所述加热件316设置于所述第二管道314上，从而所述第一导热液311在所述第一管道313以及所述第二管道314内流动形成所述第一控温回路。

其中，所述第一管道313以及所述第二管道314的形状为圆管或者方管或者带状管等异形管，其材质可以是金属管或者陶瓷管或者高分子材料制备的管，例如：硅胶管、PU管、PVC管以及聚四氟乙烯管。

所述容器312采用铝合金材质制成，所述容器312为敞口型或者密封型，用于适配不同形状的所述待控温物体2。

还包括密封件35，所述密封件35设置于所述容器312与所述待控温物体2之间，用于防止所述第一导热液311泄漏；所述第一导热液311为水或者油或者液态金属或者无机盐溶液，所述第一导热液311与所述待控温物体2表面直接接触，通过所述第一导热液311流动提高导热效率；所述密封件35为氟胶O型圈或者橡胶圈。此外，可以将容器312与待控温物体2焊接在一起。

如图4至图5所示，当所述待控温物体2为杯形时，所述容器312为敞口型，所述待控温物体2表面与所述容器312中的第一导热液311进行热交换；当所述待控温物体2为圆锥形时，所述待控温物体2表面与所述容器312的第一导热液311进行热交换，此时，所述密封件35设置于所述容器312与所述待控温物体2之间，用于防止所述第一导热液泄漏；由于所述第一导热液311具有对复杂形状表面的自适应，因此采用流体导热的方式，结合所述热电片322、所述加热件316、所述温控仪342以及所述电源1等器件，可以实现复杂形状表面的精确控温。

所述第二控温组件33包括第三管道331、第二泵体332、散热件333以及第二导热液334，所述第二泵体332设置于所述第三管道331内，所述第三管道331的两端分别与所述第二液冷头323连接，所述散热件333设置于所述第三管道331上，从而所述第二导热液334在所述第三管道331内流动形成所述第二控温回路。所述散热件333为风扇或者金属散热片与风扇的结合，除此之外，所述散热件333还可以通过采用热管散热、水冷散热以及油冷散热。

所述待控温物体2升温或者降温时各器件的功率大小不同，所述电源1可以根据所述加热件、所述第一泵体315、所述第二泵体332、所述热电片322以及所述散热件333的总功率的大小，将220v交流电转换为特定大小的直流电。小功率时，也可以采用电压为5V的USB接口供电。

通过所述热电偶341采集所述待控温物体2表面的实时温度，利用所述温控仪342以及所述电源1控制所述第一泵体315、第二泵体332、所述热电片322、所述加热件316以及所述散热件333协同工作，实现对所述待控温物体2表面的精确控制。

如图1所示，当需要对所述待控温物体2表面进行降温时，在所述第一管道313中流动的第一导热液311在第一泵体315的作用下，通过所述第一管道313将待控温物体2表面的热量带到所述第一液冷头321处，通过所述第一液冷头321与所述热电片322左端接触进行热交换。所述热电片322在电流作用下，不断把左端的热量转移到右端，降温后的所述第一导热液311在所述第一泵体315的作用下，通过所述第二管道314流回所述容器312中。同时所述热电片322右端的热量，通过所述第三管道331中的第二导热液334在所述第二泵体332的作用下，流向所述散热件333，所述散热件333为风扇或者金属散热片与风扇的结合，通过风扇转动将热量散发到环境中去。其中，所述第二导热液为水或者油或者液态金属或者无机盐溶液。

当需要对所述待控温物体2表面进行升温时，控制所述加热件316加热所述第一导热液311，在所述第一泵体315的驱动下，所述第一导热液311流入所述容器312内与所述待控温物体2表面进行热交换，从而实现所述待控温物体2表面升温。另外，也可以通过交换所述热电片322的正负极，所述热电片322会将所述第二控温回路中第二导热液334的热量转移到所述第一控温回路中，实现对所述第一管道313中第一导热液311的加热，再通过所述第一泵体315的驱动下，所述第一导热液311流入所述容器312内与所述待控温物体2表面进行热交换，从而实现所述待控温物体2表面升温。需要说明的是，当所述第一控温回路中的第一导热液311温度较高时，可以将所述第一控温回路中的热量转移至所述第二控温回路中；当所述待控温物体2表面温度降低至低于所需温度值时，通过上述所述加热件316进行加热外，还可以将所述第二控温回路中的热量转移至所述第二管道314中去，这样，就可以对所述待控温物体2表面温度的进行辅助控制，可以有效提高能源利用效率。

需要说明的是，所述第一导热液311和第二导热液334可以根据使用要求设置为成分相同或者成分不同的导热液。

实施例二，请参阅图6，该装置包括待控温物体2、电源1、热电片322、散热件333、导热金属335、至少一个控温单元3以及若干条导线4，多个控温单元3均连接第三控温组件34，每一控温单元3通过导线4相互连接形成环状；所述第三控温组件34包括热电偶341以及温控仪342，所述温控仪342分别与所述导线4以及所述电源1连接；所述热电偶341用于检测所述待控温物体2表面温度并反馈至温控仪342；所述散热件333以及所述导热金属335分别设置于所述热电片322的两侧，所述导热金属335与所述待控温物体2连接。

当所述待控温物体2需要降温时，所述待控温物体2表面的热量通过所述导热金属335传递给所述热电片322的热端，所述热电片322通电后将热量由导热金属335传递到散热件333，之后由所述散热件333将热量散发到空气中。当所述待控温物体2表面需要升温时，对调所述热电片322的正负极，所述热电片322将环境中的热量传递给所述导热金属335，所述导热金属6再将热量传递给所述待控温物体2表面，实现对所述待控温物体2表面的加热。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种能够对不同形状物体表面进行控温的装置，其特征在于，包括电源以及设置于待控温物体上的控温单元；

所述电源与所述控温单元连接；

所述控温单元用于控制所述待控温物体表面温度的升降，所述控温单元包括第一控温组件、连接转换组件、第二控温组件以及第三控温组件，所述第一控温组件以及所述第二控温组件分别连接于所述连接转换组件的两侧；所述第一控温组件与所述连接转换组件形成第一控温回路，用于对所述待控温物体表面温度的直接控制；所述第二控温组件与所述连接转换组件形成第二控温回路，用于对所述待控温物体表面温度的辅助控制；所述第三控温组件用于检测所述待控温物体表面的温度，并控制所述第一控温组件、所述连接转换组件以及所述第二控温组件工作；其中，所述第一控温组件包括第一导热液、容器、第一管道、第二管道、第一泵体以及加热件，所述第一导热液与所述待控温物体表面直接接触；所述容器为密封型，所述容器与所述待控温物体之间还设有密封件，用于防止所述第一导热液泄漏。

2.根据权利要求1所述的能够对不同形状物体表面进行控温的装置，其特征在于，所述第三控温组件包括热电偶以及温控仪，所述热电偶用于检测所述待控温物体表面温度并反馈至温控仪。

3.根据权利要求1所述的能够对不同形状物体表面进行控温的装置，其特征在于，所述连接转换组件包括第一液冷头、热电片以及第二液冷头，所述第一液冷头与所述第二液冷头分别连接于所述热电片的两侧。

4.根据权利要求3所述的能够对不同形状物体表面进行控温的装置，其特征在于，所述第一管道以及所述第二管道的一端分别与所述容器连接，所述第一管道以及所述第二管道的另一端分别与所述第一液冷头连接，所述第一泵体设置于所述第一管道内，所述加热件设置于所述第二管道上，从而所述第一导热液在所述第一管道以及所述第二管道内流动形成所述第一控温回路。

5.根据权利要求4所述的能够对不同形状物体表面进行控温的装置，其特征在于，所述第一导热液为水或者油或者液态金属或者无机盐溶液。

6.根据权利要求1所述的能够对不同形状物体表面进行控温的装置，其特征在于，所述密封件为橡胶圈。

7.根据权利要求4所述的能够对不同形状物体表面进行控温的装置，其特征在于，所述第二控温组件包括第三管道、第二泵体、第二导热液以及散热件，所述第二泵体设置于所述第三管道内，所述第三管道的两端分别与所述第二液冷头连接，所述散热件设置于所述第三管道上，从而所述第二导热液在所述第三管道内流动形成所述第二控温回路。

8.根据权利要求7所述的能够对不同形状物体表面进行控温的装置，其特征在于，所述第二导热液为水或者油或者液态金属或者无机盐溶液；所述散热件为风扇或者金属散热片与风扇的结合。