CN111195079A - 一种控温装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控温装置及其使用方法。控温装置包括控制器、支撑结构、设于支撑结构且用于盛放物体的承载单元、设于支撑结构且与承载单元热传导接触的连接传热层、与连接传热层选择性热传导接触且与控制器信号连接的降温组件、加热单元、第一温度传感器、以及与控制器信号连接且用于驱动降温组件移动的驱动组件。控制器根据承载单元内物体的温度，进而控制驱动组件带动降温组件远离连接传热层以解除二者之间的热传导接触的状态或者驱动组件带动降温组件靠近连接传热层以实现二者之间的热传导接触的状态；并控制加热单元的工作与否的状态，进而保证将承载单元内物体的温度调整至预设的最适宜使用的温度范围内。

Description

一种控温装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及控温设备领域，尤其涉及一种控温装置及其使用方法。

背景技术

在日常生活中，人们经常会被一些与温度有关的问题困扰。例如饮食温度问题：当口渴难耐之时，身边只有高温的开水，想喝到温暖的热水却不得不耐心等待开水慢慢变凉，若赶时间出门，没时间等待时，则人们不得不继续忍耐着口渴；或者人们虽然已经习惯了慢慢等开水自然降温，但过一段时间忘记喝了，错过最佳喝水时机，温水又变成了冷水，不适宜饮用了；例如婴儿喝奶粉只能等开水变温再冲泡奶粉，但水温又难以掌控，温度高了会烫伤婴儿、温度低了对婴儿脆弱的肠胃不好经常困扰着人们。因此现有的盛放物体的装置无法保证物体达到最适宜的食用温度。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种控温装置，旨在解决现有技术中，盛放物体的装置无法保证物体达到最适宜的使用温度的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种控温装置，包括控制器、支撑结构、设于所述支撑结构且用于盛放物体的承载单元、设于所述支撑结构且与所述承载单元热传导接触的连接传热层、与所述连接传热层选择性热传导接触且与所述控制器信号连接的降温组件、与所述连接传热层热传导接触且与所述控制器信号连接的加热单元、与所述控制器信号连接且用于监测所述承载单元内的物体的温度的第一温度传感器、以及与所述控制器信号连接且用于驱动所述降温组件移动的驱动组件。

进一步地，所述降温组件包括用于与所述连接传热层选择性热传导接触的第一传热结构、以及设于所述第一传热结构内的第一相变材料。

进一步地，所述降温组件还包括半导体制冷器，所述第一传热结构与所述半导体制冷器的制冷面热传导接触。

进一步地，所述降温组件还包括与所述半导体制冷器的制热面热传导接触的第二传热结构、以及设于所述第二传热结构内的第二相变材料。

进一步地，所述第一传热结构与所述第二传热结构固定连接；所述半导体制冷器固定设于所述第一传热结构与所述第二传热结构之间。

进一步地，所述降温组件设于所述支撑结构的内部，所述驱动组件包括设于所述支撑结构的内壁的固定台、设于所述第二传热结构与所述固定台之间的压缩弹簧、设于所述第二传热结构上的铁磁块、以及与所述铁磁块相配合且与所述控制器信号连接的电磁铁模块。

进一步地，所述支撑结构开设有若干散热孔，所述支撑结构内设有散热风机。

进一步地，还包括用于监测所述半导体制冷器的制热面的温度的第二温度传感器，所述第二温度传感器与所述控制器信号连接。

进一步地，所述第一传热结构与所述第二传热结构之间设有第一隔热层，所述第二传热结构上设有若干散热柱。

进一步地，还包括与所述控制器信号连接的温度显示模块，所述承载单元与所述支撑结构可拆卸连接。

进一步地，所述承载单元包括承载内层，覆盖于所述承载内层的外表面的导热层、以及覆盖于所述导热层的侧表面的隔热壳；所述连接传热层通过所述导热层与所述承载单元热传导接触。

进一步地，所述连接传热层远离所述第一传热结构的一侧的边沿设有第二隔热层。

本发明还提供一种上述的控温装置的使用方法，所述控温装置还包括温度显示模块，其特征在于，包括如下步骤：

S10、将承载单元放置于支撑结构上，判断用户是否输入控温指令，若是，则执行步骤S20，若否，则执行步骤S30；

S20、判断承载单元的温度是否在控温指令设定的温度范围内，若是，则执行步骤S30，若否，则执行步骤S40；

S30、温度显示模块显示承载单元内的温度，驱动组件解除降温组件与连接传热层的热传导接触，加热单元断电；

S40、判断承载单元的温度高于还是低于控温指令设定的温度，若低于，则执行步骤S50，若高于，则执行步骤S60；

S50、解除降温组件与连接传热层的热传导接触，对加热单元供电；

S60、加热单元断电，驱动组件驱动降温组件与连接传热层热传导接触。

本发明又提供一种上述的控温装置的使用方法，所述控温装置还包括温度显示模块以及用于监测半导体制冷器的制热面的温度的第二温度传感器，其特征在于，包括如下步骤：

S100、将承载单元放置于支撑结构上，判断用户是否输入控温指令，若是，则执行步骤S200，若否，则执行步骤S300；

S200、判断承载单元的温度是否在控温指令设定的温度范围内，若是，则执行步骤S300，若否，则执行步骤S400；

S300、温度显示模块显示承载单元内的温度，驱动组件解除降温组件与连接传热层的热传导接触，加热单元断电，半导体制冷器断电；

S400、判断承载单元的温度高于还是低于控温指令设定的温度，若低于，则执行步骤S500，若高于，则执行步骤S600；

S500、解除降温组件与连接传热层的热传导接触，对加热单元供电；

S600、加热单元断电，驱动组件驱动降温组件与连接传热层热传导接触，并判断半导体制冷器的制热面的温度是否高于正常工作温度，若是，则执行步骤S700；

S700、半导体制冷器断电，并发出故障信号。

本发明的有益效果：控制器根据承载单元内物体的温度，进而控制驱动组件带动降温组件远离连接传热层以解除二者之间的热传导接触的状态或者驱动组件带动降温组件靠近连接传热层以实现二者之间的热传导接触的状态；并控制加热单元的工作与否的状态，进而保证将承载单元内物体的温度调整至预设的最适宜使用的温度范围内。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施例中控温装置的的结构示意图；

图2为沿图1中A-A线的剖视图；

图3为本发明的其中一个实施例中控温装置的使用方法的流程图；

图4为本发明的另一个实施例中控温装置的使用方法的流程图；

图中：

1、支撑结构；101、散热孔；2、承载单元；201、承载内层；202、导热层；203、隔热壳；3、连接传热层；301、第二隔热层；4、降温组件；401、第一传热结构；402、第一相变材料；403、半导体制冷器；404、第二传热结构；405、第二相变材料；406、第一隔热层；5、加热单元；6、第一温度传感器；7、驱动组件；701、固定台；702、压缩弹簧；703、铁磁块；704、电磁铁模块；8、散热风机；9、第二温度传感器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

如图1-图2所示，本发明实施例提出了一种控温装置，包括控制器、支撑结构1、设于支撑结构1且用于盛放物体的承载单元2、设于支撑结构1且与承载单元2热传导接触的连接传热层3、与连接传热层3选择性热传导接触且与控制器信号连接的降温组件4、与连接传热层3热传导接触且与控制器信号连接的加热单元5、与控制器信号连接且用于监测承载单元2内的物体的温度的第一温度传感器6、以及与控制器信号连接且用于驱动降温组件4移动的驱动组件7。控制器可同步对各部件进行供电。

在本发明的实施例中，承载单元2用于盛放液体等物体的部件，将承载单元2放置于支撑结构1上时，承载单元2与连接传热层3热传导接触。第一温度传感器6实时监测承载单元2内的物体的温度，当承载单元2内的物体的温度满足使用者的需求时，控制器使得加热单元5及半导体制冷器403处于断电状态，驱动组件7带动降温组件4远离连接传热层3以解除二者之间的热传导接触的状态；当承载单元2内的物体的温度低于使用者所需求的温度时，驱动组件7带动降温组件4远离连接传热层3以解除二者之间的热传导接触的状态，控制器调控对加热单元5供电产生热量，此时半导体制冷器403处于断电状态，并通过连接传热层3将产生的热量传递至承载单元2内的物体内直至物体的温度达到预设的要求；当承载单元2内的物体的温度高于使用者所需求的温度时，驱动组件7带动降温组件4靠近连接传热层3以实现二者之间的热传导接触的状态，控制器同步控制加热单元5处于断电状态，且半导体制冷器403通电工作，直至降温组件4将承载单元2内的物体的温度降至承载单元2内的物体内直至物体的温度达到预设的要求，进而保证承载单元2内的物体达到最适宜的使用(可为食用)温度。

加热单元5由发热元件组成，例如发热丝、PTC发热片(ptc heater)等；该发热元件镶嵌在连接传热层3内部；当连接传热层3与承载单元2的导热层202接触后，若连通发热元件的电源，则发热元件便将电能转换为热能，并通过连接传热层3将高温热量迅速传递给承载单元2的导热层202，导热层202再将热量传递给承载内层201，从而使承载单元2内承载物的温度迅速升高。

驱动组件7可为气缸、电机组件、电磁铁等结构，但不限于上述结构，其用于带动降温组件4的移动，实现与连接传热层3选择性热传导接触。

连接传热层3具体可由传热单元、隔热单元(也即图中第二隔热层301)、安装单元、连接导线组成；传热单元由高导热材料制成，例如高导热的金属材料，如铜、铝等；例如高导热的非金属材料，如石墨烯、碳纳米管等；或者多种高导热材料复合而成；优选地，该连接传热层3的传热单元与承载单元2的导热层202传热面接触的上表面复合一层质地软的界面导热材料；该连接传热层3传热单元上表面与承载单元2的导热层202传热表面贴合接触，其形状尺寸与承载单元2的导热层202传热表面形状尺寸一致；当降温组件4的第一传热结构401与该连接传热层3接触时，亦即降温组件4第一传热结构401与该连接传热层3的传热单元接触时，该连接传热层3传热单元下表面与降温组件4第一传热结构401上表面贴合接触；加热单元5的发热元件，安装在该连接传热层3传热单元内部或表面，例如通过螺纹连接、焊接、镶嵌卡接等方式安装在该传热单元内部或表面，加热单元5的发热元件的电源引线，安装在连接传热层3安装单元中，并在该安装单元提供电线接口B2；该电线接口B2与支撑结构1电线接口B3接触；支撑结构1电线接口B3连接控制器；隔热单元，由耐高温隔热材料组成，用于阻碍传热单元与安装单元之间的热传递；安装单元，提供传热单元及隔热单元的安装结构，并通过该安装单元，将连接传热层3安装在支撑结构1上，并实现对承载单元2的装配定位；连接导线，安装在安装单元内部，当承载单元2的导热层202与连接传热层3传热单元正确接触后，便与第一温度传感器6的电线接口A0接通，该连接导线与第一温度传感器6电线接口A0接触的一端称为A1电线接口端；该连接导线另一端电线接口称为A2电线接口端，A2电线接口端与支撑结构1的A3电线接口端接触；支撑结构1的A3电线接口端通过导线连接着1控制器。

进一步地，请参阅图2，作为本发明提供的一种控温装置的一种具体实施方式，降温组件4包括用于与连接传热层3选择性热传导接触的第一传热结构401、以及设于第一传热结构401内的第一相变材料402。承载单元2内的高温物体的热量通过连接传热层3传递至第一传热结构401，第一传热结构401将热量传递至第一相变材料402，由该第一相变材料402将传递过来的热量大量吸收，但相变材料在源源不断吸收热量的同时却维持自身的温度在相变熔点不变，从而保持了该第一传热结构401与承载单元2承载内层201较大温差的存在，使得热量得以继续源源不断快速传递，实现快速的吸热降温。

第一传热结构401与连接传热层3的接触面可设置为圆弧面或凸起，以增加接触面积，并提供第一传热结构401与连接传热层3配合时的定位机构；第一传热结构401与连接传热层3的表面可涂覆有导热材料。

进一步地，请参阅图2，作为本发明提供的一种控温装置的一种具体实施方式，降温组件4还包括半导体制冷器403，第一传热结构401与半导体制冷器403的制冷面热传导接触。半导体制冷器403的制冷面与第一传热结构401保持常接触的状态，可实现第一传热结构401在向第一相变材料402传热的基础上增加另一传热通道，第一传热结构401可将连接传热层3的更多的热量接收传递，进而实现对承载单元2内的物体的更好的降温效果。

进一步地，请参阅图2，作为本发明提供的一种控温装置的一种具体实施方式，降温组件4还包括与半导体制冷器403的制热面热传导接触的第二传热结构404、以及设于第二传热结构404内的第二相变材料405。半导体制冷器403的制热面产生的热量通过第二传热结构404传递至第二相变材料405，使半导体制冷器403制热面能保持在较低的温度范围，从而保证了半导体制冷器403能可靠稳定地长时间工作。

第一相变材料402与第二相变材料405，可以为同一种材料，也可以是不同的相变材料；特别指出，相变材料，不仅指代纯相变材料，也可以指经过复合的相变材料，例如相变微胶囊、定型相变复合材料等；半导体制冷器403具有通电后瞬间制冷，制冷面与制热面温差大，在散热良好情况下，制冷面最低温度能达到零下几十摄氏度低温的特点，能够加大第一传热结构401与承载单元2承载内层201之间的温差，从而使热量传递更快；该半导体制冷器403制冷面与第一传热结构401贴合，制热面与第二传热结构404贴合；制冷面与制热面表面涂覆有界面导热材料，用以填充与第一传热结构401、第二传热结构404贴合面间的间隙，减少热阻；半导体制冷器403，不限于由单个半导体制冷片组成或者由多个半导体制冷片叠堆组成。

由于控制器可控制降温组件4与连接传热层3的热传导接触或者解除降温组件4与连接传热层3的热传导接触，因此不需要选择特定温度的第一相变材料402(例如当用户需要50℃温度时，不需要特定选择50℃第一相变材料402)，只需要当承载内层201温度降到用户所设定温度(例如上一行例子说的50℃)时，断开降温组件4与连接传热层3的连接即可，由此使得可降温度可在较大范围内调节；因此降温组件4中的第一相变材料402可以选择熔点较低的相变材料，例如略高于室温的30℃～40℃材料，可以加大温差，使传热更快。

进一步地，请参阅图2，作为本发明提供的一种控温装置的一种具体实施方式，第一传热结构401与第二传热结构404固定连接；半导体制冷器403固定设于第一传热结构401与第二传热结构404之间。半导体制冷器403固定设于第一传热结构401与第二传热结构404之间，使得第一传热结构401时刻与半导体制冷器403的制冷面接触，第二传热结构404时刻与半导体制冷器403的制热面接触；同步保证第一传热结构401、设于第一传热结构401内的第一相变材料402、第二传热结构404、设于第二传热结构404内的第二相变材料405以及半导体制冷器403构成的降温组件4作为一个整体可实现同步的移动。

还包括用于固定连接第一传热结构401与第二传热结构404的固定连接件，用以连接第一传热结构401与第二传热结构404，使得降温组件4成为一个由多个零件联接在一起、能独立运动的构件；传热结构连接件对第一传热结构401和第二传热结构404的连接，可以是可拆卸连接或不可拆卸连接，例如可以是螺纹连接、卡扣连接、粘接、焊接等各种连接形式，此处并不限定，因此并不限定传热结构连接件为何种具体的零件；第一传热结构401、第二传热结构404快速传热能力的实现，可以由其自身材料优异的传热性能实现，例如铜、铝材料的导热系数就很高，可以作为传热结构；第一传热结构401、第二传热结构404大面积传热功能的实现，由其自身散热面积设计实现，例如设计多条散热筋板。

进一步地，请参阅图2，作为本发明提供的一种控温装置的一种具体实施方式，降温组件4设于支撑结构1的内部，驱动组件7包括设于支撑结构1的内壁的固定台701、设于第二传热结构404与固定台701之间的压缩弹簧702、设于第二传热结构404上的铁磁块703、以及与铁磁块703相配合且与控制器信号连接的电磁铁模块704。当电磁铁模块704不工作时，压缩弹簧702将第二传热结构404推向靠近连接传热层3的位置，使得降温组件4上的第一传热结构401与连接传热层3接触进而实现热传导。

进一步地，请参阅图2，作为本发明提供的一种控温装置的一种具体实施方式，支撑结构1开设有若干散热孔101，支撑结构1内设有散热风机8。散热风机8用于实现支撑结构1内外的空气循环，避免支撑结构1内的温度过高，有利于半导体制冷器403的制热面的散热，保证半导体制冷器403持续的正常工作。

进一步地，请参阅图2，作为本发明提供的一种控温装置的一种具体实施方式，还包括用于监测半导体制冷器403的制热面的温度的第二温度传感器9，第二温度传感器9与控制器信号连接，当半导体制冷器403的制热面的温度高于正常工作的温度时，控制器控制散热风机8工作或者加速工作对支撑结构1内部进行散热，且提醒使用者半导体制冷器403温度过高，也可同步控制半导体制冷器403停止工作。

进一步地，请参阅图2，作为本发明提供的一种控温装置的一种具体实施方式，第一传热结构401与第二传热结构404之间设有第一隔热层406，第二传热结构404上设有若干散热柱。第一隔热层406用于对第一传热结构401与第二传热结构404进行隔热，避免二者之间相互影响，散热柱用于提升第二传热结构404上的散热面积。

第一隔热层406，用于阻碍第一传热结构401、第一相变材料402的热量与第二传热结构404、第二相变材料405的热量进行传递，阻止半导体制冷器403制热面产生的热量回流到第一相变材料402和第一传热结构401中，从而避免了半导体制冷器403制冷效率的降低。

进一步地，请参阅图2，作为本发明提供的一种控温装置的一种具体实施方式，还包括与控制器信号连接的温度显示模块，承载单元2与支撑结构1可拆卸连接。温度显示模块可显示承载单元2内的温度，也可显示半导体制冷器403的制热面的温度。连接传热层3与支撑结构1也可设置为可拆卸连接用以实现一个控温装置通过更换不同的连接传热层3而兼容不同的承载单元2的功能，例如，应用在食物控温领域，通过更换不同的连接传热层3，则一个控温装置既可以用于对大容量的水壶、汤盆控温，也可以应用于对小容量的水杯控温，也可以应用于对碗的控温，做到一个控温装置，多种用途，既节约成本，也节省空间。

连接传热层3与支撑结构1的可拆卸连接，使得不同的连接传热层3与支撑结构1可以多次反复拆开和装配，但并不影响正常使用功能和性能；该可拆卸连接方式，包括定位和固定；定位需保证不同的连接传热层3的传热单元与降温单元的第一传热结构401正确的相对位置、需保证不同连接传热层3的电接口A2、B2与支撑结构1的电接口A3、B3正确连接；该定位方式可以为凸台与凹槽的定位方式，例如连接传热层3的安装单元提供定位凸台，支撑结构1提供定位凹槽；连接传热层3与支撑结构1间的固定，可以采取可拆卸的螺纹连接固定、可拆卸的卡扣连接固定、可拆卸的弹簧锁舌与舌窗固定等多种固定方式。

连接传热层3兼容多种承载单元2的具体实现方式如下：根据用途不同，承载单元2的形状、尺寸也不同(例如，用作家庭式大容量控温恒温水壶的承载单元2形状尺寸与用作个人喝水的小容量控温恒温水杯的形状尺寸就不同)，从而，承载单元2的导热层202传热面也不同，承载单元2隔热壳203的外形、尺寸也不同，从而难以与同一个连接传热层3匹配；“通过更换不同的连接传热层3而兼容不同的承载单元2”，“不同的连接传热层3”，其不同在于传热单元不同，该传热单元上表面根据承载单元2的导热层202传热面形状尺寸而设计；安装单元不同，具体地是该安装单元与承载单元2隔热壳203配合部分的设计不同，该配合部分根据承载单元2隔热壳203的形状、尺寸而设计；连接导线的形状及在安装单元的安装位置不同，具体地是连接导线的A1电线接口位置不同；隔热单元形状尺寸不同，该形状尺寸需要根据不同的传热单元设计；除上述不同之外，“不同的连接传热层3”其他部分可以是相同的，特别地，各个“不同的连接传热层3”与支撑结构1的安装结构必须相同、连接导线的A2电线接口、B2电线接口位置必须相同、传热单元与降温组件4的第一传热结构401接触的下表面形状尺寸必须相同。

温度显示模块可设置在控制面板上，控制面板作为用户的操作界面，便于用户操作并获取控温装置的工作信息，用于将用户所设定的温度值输入到控制器，并将从控制器发出的信息显示；该信息可包括但不限于温度信息、运行状态信息以及报错信息等；报错信息包括但不限于：未接收到温度传感器数据、降温组件4温度过高等；第一温度传感器6，用于收集承载单元2承载内层201温度数据，并反馈给控制器；该第一温度传感器6安装在覆盖于承载内层201的外表面的高导热的导热层202中，例如通过螺纹连接、焊接、粘接、镶嵌卡接等方式安装在承载单元2承载内层201的高导热的导热层202中，该第一温度传感器6的电源引线及电信号引线布置在承载单元2隔热壳203中，并提供电线接口A0用以与连接传热层3电线接口A1对接；第二温度传感器9，用于收集半导体制冷器403制热面的温度数据，并反馈给控制器；该第二温度传感器9安装在降温组件4第二传热结构404中，安装位置靠近降温组件4半导体制冷器403制热面；控制器，用于处理从控制面板、第一温度传感器6、第二温度传感器9输入的数据，并将信息输出给控制面板、将指令输出给加热单元5、半导体制冷器403、电磁铁模块704；弹性元件(压缩弹簧702)，提供弹力，用于保持降温组件4第一传热结构401与连接传热层3常接触；铁磁块703，安装于降温组件4中，配合电磁铁模块704发挥作用，由铁磁性材料制成；电磁铁模块704，固定安装在支撑结构1上，接通电磁铁模块704的电源，则电磁铁模块704产生电磁力，通过该电磁力作用于降温组件4中的铁磁块703，从而作用于降温组件4，在磁力、重力、摩擦力、弹力等多力综合作用下，使降温组件4与连接传热层3机械分离，不再保持热传导接触，从而可以断开降温组件4与连接传热层3的热连接，从而断开了降温组件4与承载单元2承载内层201的热连接，从而停止对承载单元2承载内层201进行降温的工作。

当然，第一温度传感器6也可设置在连接传热层3的传热单元内部或表面上，该第一温度传感器6安装位置远离加热单元5发热元件的安装位置，此时，第一温度传感器6对承载单元2承载内层201收集的温度数据将与承载单元2承载内层201实际的温度数据有差异，此时，可通过控制器对该第一温度传感器6输入的温度数据进行温度补偿处理；温度补偿方式为：当加热单元5工作时，控制器采用函数(1)对该第一传感器输入温度数据进行处理；当降温组件4工作时，控制器采用函数(2)对该第一温度传感器6输入的温度数据进行处理；当加热单元5与降温组件4均未工作时，控制器采用函数(3)对第一温度传感器6输入的温度数据进行处理；其中，函数(1)、函数(2)、函数(3)根据具体型号的快速控温装置进行实验测定而得出。

为使第一温度传感器6探测的温度更加接近于承载单元2承载内层201的真实温度，可以将第一温度传感器6安装位置周边的小范围传热单元与其它传热单元进行隔热处理，使得第一温度传感器6只能接收承载单元2承载内层201底部的温度数据，从而使得当该装置进行升温工作时，传热单元的热量不会对第一温度传感器6产生直接影响。

进一步地，请参阅图2，作为本发明提供的一种控温装置的一种具体实施方式，承载单元2包括承载内层201，覆盖于承载内层201的外表面的导热层202、以及覆盖于导热层202的侧表面的隔热壳203；连接传热层3通过导热层202与承载单元2热传导接触。承载内层201用于盛放物体，导热层202用于向连接传热层3传递热量，隔热壳203用于将导热层202未与连接传热层3接触的位置进行包覆隔热。隔热壳203上可设置卡扣等结构用于与连接传热层3相互连接配合，便于承载单元2放置于支撑结构1上时与连接传热层3稳固的接触。承载内层201的形状可以做成但不限于下述形状：平板状、容器状；如水杯类型的空心圆筒状、碗类型的空心半球状、水壶内胆状、电饭锅内胆状等；从材料组成角度讲，可以由单层或多层材料复合而成；若采用单层材料，则该单层材料须具备导热良好的特点；若由多层材料复合而成，则与连接传热层3直接接触并进行热交换的那层材料，具备导热良好的特点。

若控温装置应用于食物的控温，则承载内层201由多层材料复合而成：与承载内层201内的食物接触的承载内层201为耐腐蚀、多用途的食品接触材料，如不锈钢、钛合金、陶瓷等；与连接传热层3接触的导热层202为导热系数很高的材料，例如非金属材料如石墨烯、碳纳米管等，例如金属材料如铜、铝等；导热系数很高的导热层202紧密贴合包覆着多用途耐腐蚀的承载内层201；为获得更快的变温速度及使承载内层201所承载物质内部各处温度在更短时间内变得更均匀，导热性能相对较差的承载内层201厚度较薄，导热性能好的导热层202厚度较厚；导热层202与连接传热层3接触的表面称为导热层202传热表面，优选地，该导热层202传热表面形状为向承载内层201口部方向凸起的圆弧表面形状，目的在于增加导热层202与连接传热层3的接触传热面积。

隔热壳203用于阻碍承载内层201及承载内层201所承载的物体与外界进行热交换，亦即隔热壳203包裹着导热层202除与所承载物质接触部分、与连接传热层3接触部分之外的区域，可视作承载单元2的外壳，由口部盖子、侧壁壳、底盖组成；其中，侧壁壳具有保温功能，保温功能的实现由真空保温层或者绝热保温材料负责；在需要时，侧壁壳还具有与连接传热层3的定位功能，提供与连接传热层3进行定位对接的结构，例如设计有与连接传热层3唯一匹配的不规则外形、凸台、凹槽等；口部盖子用于盖住承载内层201口部，用以防止灰尘等外界物质落入承载内层201以及用以对承载内层201口部进行隔热保温；底盖用于密封承载单元2底部，防止外界灰尘等杂质落入导热层202与连接传热层3接触的传热表面；进一步地，底盖复合保温层，用以加强承载单元2底部的保温；当需要对承载单元2所承载物质进行控温时，则将底盖取出，将承载单元2放置在连接传热层3上进行控温工作；当不需要对承载单元2进行控温时，便可将底盖再装配到该承载单元2侧壁壳上；该底盖与该侧壁壳的连接方式为可拆卸连接，例如螺纹连接、卡扣连接、铰链和卡扣连接等；为方便人们移动承载单元2，承载单元2隔热部侧壁壳上还可以增加提环、耳朵等特征设计

进一步地，请参阅图2，作为本发明提供的一种控温装置的一种具体实施方式，连接传热层3远离第一传热结构401的一侧的边沿设有第二隔热层301(也即上述的隔热单元)。第二隔热层301将连接传热层3未与导热层202接触的位置包覆隔热，同时第二隔热层301还用于将上述传热单元与安装单元相对应的位置进行隔热，防止加热单元5加热时的高温传递到安装单元上，以避免热量流失，也可防止传热单元的高温热量将安装单元损坏。

如图1-图3所示，本发明实施例还提出了一种上述的控温装置的使用方法，控温装置还包括温度显示模块，包括如下步骤：

S10、将承载单元2放置于支撑结构1上，控制器判断用户是否输入控温指令，若是，则执行步骤S20，若否，则执行步骤S30；

S20、判断承载单元2的温度是否在控温指令设定的温度范围内，若是，则执行步骤S30，若否，则执行步骤S40；

S30、温度显示模块显示承载单元2内的温度，驱动组件7解除降温组件4与连接传热层3的热传导接触，加热单元5断电；

S40、判断承载单元2的温度高于还是低于控温指令设定的温度，若低于，则执行步骤S50，若高于，则执行步骤S60；

S50、解除降温组件4与连接传热层3的热传导接触，对加热单元5供电，直至温度符合预设的要求；

S60、加热单元5断电，驱动组件7驱动降温组件4与连接传热层3热传导接触，直至温度符合预设的要求。

如图1-图2及图4所示，本发明实施例又提出了一种上述的控温装置的使用方法，控温装置还包括温度显示模块以及用于监测半导体制冷器403的制热面的温度的第二温度传感器9，其特征在于，包括如下步骤：

S100、将承载单元2放置于支撑结构1上，控制器判断用户是否输入控温指令，若是，则执行步骤S200，若否，则执行步骤S300；

S200、判断承载单元2的温度是否在控温指令设定的温度范围内，若是，则执行步骤S300，若否，则执行步骤S400；

S300、温度显示模块显示承载单元2内的温度，驱动组件7解除降温组件4与连接传热层3的热传导接触，加热单元5断电，半导体制冷器403断电；

S400、判断承载单元2的温度高于还是低于控温指令设定的温度，若低于，则执行步骤S500，若高于，则执行步骤S600；

S500、解除降温组件4与连接传热层3的热传导接触，对加热单元5供电；

S600、加热单元5断电，驱动组件7驱动降温组件4与连接传热层3热传导接触，并判断半导体制冷器403的制热面的温度是否高于正常工作温度，若是，则执行步骤S700；

S700、半导体制冷器403停止工作，并发出故障信号，避免半导体制冷器403的损坏。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种控温装置，其特征在于，包括控制器、支撑结构、设于所述支撑结构且用于盛放物体的承载单元、设于所述支撑结构且与所述承载单元热传导接触的连接传热层、与所述连接传热层选择性热传导接触且与所述控制器信号连接的降温组件、与所述连接传热层热传导接触且与所述控制器信号连接的加热单元、与所述控制器信号连接且用于监测所述承载单元内的物体的温度的第一温度传感器、以及与所述控制器信号连接且用于驱动所述降温组件移动的驱动组件。

2.根据权利要求1所述的控温装置，其特征在于，所述降温组件包括用于与所述连接传热层选择性热传导接触的第一传热结构、以及设于所述第一传热结构内的第一相变材料。

3.根据权利要求2所述的控温装置，其特征在于，所述降温组件还包括半导体制冷器，所述第一传热结构与所述半导体制冷器的制冷面热传导接触。

4.根据权利要求3所述的控温装置，其特征在于，所述降温组件还包括与所述半导体制冷器的制热面热传导接触的第二传热结构、以及设于所述第二传热结构内的第二相变材料。

5.根据权利要求4所述的控温装置，其特征在于，所述第一传热结构与所述第二传热结构固定连接；所述半导体制冷器固定设于所述第一传热结构与所述第二传热结构之间。

6.根据权利要求5所述的控温装置，其特征在于，所述降温组件设于所述支撑结构的内部，所述驱动组件包括设于所述支撑结构的内壁的固定台、设于所述第二传热结构与所述固定台之间的压缩弹簧、设于所述第二传热结构上的铁磁块、以及与所述铁磁块相配合且与所述控制器信号连接的电磁铁模块。

7.根据权利要求6所述的控温装置，其特征在于，所述支撑结构开设有若干散热孔，所述支撑结构内设有散热风机。

8.根据权利要求3-7任一项所述的控温装置，其特征在于，还包括用于监测所述半导体制冷器的制热面的温度的第二温度传感器，所述第二温度传感器与所述控制器信号连接。

9.根据权利要求4-7任一项所述的控温装置，其特征在于，所述第一传热结构与所述第二传热结构之间设有第一隔热层，所述第二传热结构上设有若干散热柱。

10.根据权利要求1-7任一项所述的控温装置，其特征在于，还包括与所述控制器信号连接的温度显示模块，所述承载单元与所述支撑结构可拆卸连接。

11.根据权利要求1-7任一项所述的控温装置，其特征在于，所述承载单元包括承载内层，覆盖于所述承载内层的外表面的导热层、以及覆盖于所述导热层的侧表面的隔热壳；所述连接传热层通过所述导热层与所述承载单元热传导接触。

12.根据权利要求2-7任一项所述的控温装置，其特征在于，所述连接传热层远离所述第一传热结构的一侧的边沿设有第二隔热层。

13.如权利要求1-12任一项所述的控温装置的使用方法，所述控温装置还包括温度显示模块，其特征在于，包括如下步骤：

S10、将承载单元放置于支撑结构上，判断用户是否输入控温指令，若是，则执行步骤S20，若否，则执行步骤S30；

S20、判断承载单元的温度是否在控温指令设定的温度范围内，若是，则执行步骤S30，若否，则执行步骤S40；

S30、温度显示模块显示承载单元内的温度，驱动组件解除降温组件与连接传热层的热传导接触，加热单元断电；

S40、判断承载单元的温度高于还是低于控温指令设定的温度，若低于，则执行步骤S50，若高于，则执行步骤S60；

S50、解除降温组件与连接传热层的热传导接触，对加热单元供电；

S60、加热单元断电，驱动组件驱动降温组件与连接传热层热传导接触。

14.如权利要求3-7任一项所述的控温装置的使用方法，所述控温装置还包括温度显示模块以及用于监测半导体制冷器的制热面的温度的第二温度传感器，其特征在于，包括如下步骤：

S100、将承载单元放置于支撑结构上，判断用户是否输入控温指令，若是，则执行步骤S200，若否，则执行步骤S300；

S200、判断承载单元的温度是否在控温指令设定的温度范围内，若是，则执行步骤S300，若否，则执行步骤S400；

S300、温度显示模块显示承载单元内的温度，驱动组件解除降温组件与连接传热层的热传导接触，加热单元断电，半导体制冷器断电；

S400、判断承载单元的温度高于还是低于控温指令设定的温度，若低于，则执行步骤S500，若高于，则执行步骤S600；

S500、解除降温组件与连接传热层的热传导接触，对加热单元供电；

S600、加热单元断电，驱动组件驱动降温组件与连接传热层热传导接触，并判断半导体制冷器的制热面的温度是否高于正常工作温度，若是，则执行步骤S700；

S700、半导体制冷器断电，并发出故障信号。

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