CN112902492A - 一种基于tec的机电集成气液冷却装置 - Google Patents

一种基于tec的机电集成气液冷却装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于TEC的机电集成气液冷却装置,包括空冷换热器、制冷组件和电源;所述空冷换热器周向左右相对的两侧分别设置有一制冷组件,所述制冷组件与所述电源相连;所述制冷组件包括PCB电路板和散热冷板,所述PCB电路板对应覆盖在所述空冷换热器周向的一侧,所述PCB电路板上设置有多个TEC制冷器,所述PCB电路板与所述电源相连,所述散热冷板平行于所述PCB电路板覆盖在所述PCB电路板远离所述空冷换热器的一侧;所述空冷换热器靠近PCB电路板的一侧对应TEC制冷器的位置处以及散热冷板靠近PCB电路板的一侧对应TEC制冷器的位置处分别设置有导热硅脂。优点是:不仅能给科学实验载荷提供一个标准的工作温度,而且通过改变电流能满足不同科学实验载荷需求。

Description

一种基于TEC的机电集成气液冷却装置
技术领域
本发明涉及冷却换热技术领域,尤其涉及一种基于TEC的机电集成气液冷却装置。
背景技术
目前,航空航天领域主要采用机械制冷的方式,机械制冷一方面占用空间较大,维护困难,另一方面温度调节只能处于一个温度范围内。对于科学家实验载荷单元都要有一个标准工作温度,而单一的风冷或液冷已经无法满足科学实验载荷工作环境温度的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于TEC的机电集成气液冷却装置,从而解决现有技术中存在的前述问题。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
一种基于TEC的机电集成气液冷却装置,包括空冷换热器、制冷组件和电源;所述空冷换热器周向左右相对的两侧分别设置有一制冷组件,所述制冷组件与所述电源相连;所述制冷组件包括PCB电路板和散热冷板,所述PCB电路板对应覆盖在所述空冷换热器周向的一侧,所述PCB电路板上设置有多个TEC制冷器,所述PCB电路板与所述电源相连,所述散热冷板平行于所述PCB电路板覆盖在所述PCB电路板远离所述空冷换热器的一侧;所述空冷换热器靠近PCB电路板的一侧对应TEC制冷器的位置处以及散热冷板靠近PCB电路板的一侧对应TEC制冷器的位置处分别设置有导热硅脂。
优选的,所述散热冷板包括平行且层叠设置的底板和盖板以及连通底板和盖板之间空间的进液口和出液口,所述底板和盖板之间设置有翅片,所述底板和盖板的周向设置有连接底板和盖板的封条;所述盖板对应覆盖在所述PCB电路板远离所述空冷换热器的一侧。
优选的,所述PCB电路板上沿垂直于所述空冷换热器中空气流动的方向间隔设置有至少两列安装区域,所述安装区域包括沿平行于所述空冷换热器中空气流动的方向均匀间隔设置的多个安装槽,各所述安装槽内分别设置有一个TEC制冷器。
优选的,所述安装槽贯穿所述PCB电路板相对的两侧,所述TEC制冷器焊接在所述安装槽内,且所述TEC制冷器靠近所述空冷换热器的一侧与所述PCB电路板靠近所述空冷换热器的一侧平齐。
优选的,所述制冷组件包括隔热调整垫,所述隔热调整垫上对应所述PCB电路板上各个安装槽的位置上分别设置有一通口,所述隔热调整垫平行于所述PCB电路板对应设置在所述PCB电路板远离所述空冷换热器的一侧。
优选的,所述空冷换热器周向上侧设置有驱动板底板和驱动板盖板,所述驱动板底板与所述空冷换热器内部空气流动的方向平行,所述驱动板底板上表面左右相对的两侧分别设置有一驱动板支架,所述驱动板支架包括垂直连接的第一连接板和第二连接板,所述驱动板支架的截面呈L形,所述第一连接板平行于所述驱动板底板设置在所述驱动板底板的上表面,所述第二连接板平行于所述PCB电路板伸展在所述PCB电路板远离所述空冷换热器的一侧;所述电源平行于所述驱动板底板设置在第一连接板远离所述驱动板底板的一侧,所述驱动板盖板对应覆盖在所述电源远离所述驱动板底板的一侧。
本发明的有益效果是:1、TEC制冷器的制冷量是可控的,可以通过改变工作电流来调节制冷量进而控制实验载荷单元的各个目标工作温度,实现温度准确控制。2、工作中无噪音,不污染环境,制冷参数不受空间方向以及重力影响;通过调节工作电流的大小,可方便调节制冷速率;响应速度快,使用寿命长,且易于控制。3、不仅能给科学实验载荷提供一个标准的工作温度,而且通过改变电流能满足不同科学实验载荷需求。
附图说明
图1是本发明实施例中冷却装置的爆炸图;
图2是本发明实施例中冷却装置的装配图;
图3是本发明实施例中散热冷板的结构示意图;
图4是本发明实施例中PCB电路板的结构示意图。
图中:1-驱动板支架;2-散热冷板;3-隔热调整垫;4-TEC制冷器;5-PCB电路板;6-隔热垫;7-空冷换热器;8-驱动板盖板;9-驱动板底板;10-电源;11-底板;12-盖板;13-封条;14-翅片;15-出液口;16-进液口;17-进风口;18-出风口。
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,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方式仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
如图1所示,本实施例中,提供了一种基于TEC的机电集成气液冷却装置,包括空冷换热器7、制冷组件和电源10;所述空冷换热器7周向左右相对的两侧分别设置有一制冷组件,所述制冷组件与所述电源10相连;所述制冷组件包括PCB电路板5和散热冷板2,所述PCB电路板5对应覆盖在所述空冷换热器7周向的一侧,所述PCB电路板5上设置有多个TEC制冷器4,所述PCB电路板5与所述电源10相连,所述散热冷板2平行于所述PCB电路板5覆盖在所述PCB电路板5远离所述空冷换热器7的一侧;所述空冷换热器7靠近PCB电路板5的一侧对应TEC制冷器4的位置处以及散热冷板2靠近PCB电路板5的一侧对应TEC制冷器4的位置处分别设置有导热硅脂。
如图3所示,本实施例中,所述散热冷板2包括平行且层叠设置的底板11和盖板12以及连通底板11和盖板12之间空间的进液口16和出液口15,所述底板11和盖板12之间设置有翅片14,所述底板11和盖板12的周向设置有连接底板11和盖板12的封条13;所述盖板12对应覆盖在所述PCB电路板5远离所述空冷换热器7的一侧。
本实施例中,PCB电路板5上设置有多个温度传感器,分别用于检测散热冷板2进液口16和出液口15的温度、空冷换热器7的表面温度、散热冷板2进出液方向表面温度以2及空冷换热器7的进风口17和出风口18的温度。空冷换热器7的结构如图所示。
本实施例中,电源10为DC/DC电源模块。
如图4所示,本实施例中,所述PCB电路板5上沿垂直于所述空冷换热器7中空气流动的方向间隔设置有至少两列安装区域,所述安装区域包括沿平行于所述空冷换热器7中空气流动的方向均匀间隔设置的多个安装槽,各所述安装槽内分别设置有一个TEC制冷器4。
本实施例中,所述安装槽贯穿所述PCB电路板5相对的两侧,所述TEC制冷器4焊接在所述安装槽内,且所述TEC制冷器4靠近所述空冷换热器7的一侧与所述PCB电路板5靠近所述空冷换热器7的一侧平齐。
本实施例中,为避免空冷换热器7与TEC制冷器4和PCB电路板5直接接触,影响TEC制冷器4和PCB电路板5的使用寿命,可以在空冷换热器7靠近所述PCB电路板5的一侧加设隔热垫6,既能达到换热效果,又能避免对EC制冷器和PCB电路板5造成影响。
本实施例中,所述制冷组件包括隔热调整垫3,所述隔热调整垫3上对应所述PCB电路板5上各个安装槽的位置上分别设置有一通口,所述隔热调整垫3平行于所述PCB电路板5对应设置在所述PCB电路板5远离所述空冷换热器7的一侧。
本实施例中,所述空冷换热器7周向上侧设置有驱动板底板9和驱动板盖板8,所述驱动板底板9与所述空冷换热器7内部空气流动的方向平行,所述驱动板底板9上表面左右相对的两侧分别设置有一驱动板支架1,所述驱动板支架1包括垂直连接的第一连接板和第二连接板,所述驱动板支架1的截面呈L形,所述第一连接板平行于所述驱动板底板9设置在所述驱动板底板9的上表面,所述第二连接板平行于所述PCB电路板5伸展在所述PCB电路板5远离所述空冷换热器7的一侧;所述电源10平行于所述驱动板底板9设置在第一连接板远离所述驱动板底板9的一侧,所述驱动板盖板8对应覆盖在所述电源10远离所述驱动板底板9的一侧。
本实施例中,冷却装置的工作原理为,将空冷换热器7中流通空气携带的热量传递给TEC制冷器4,从而实现降低内部气体温度的功能,达到冷却空气的功能。
PCB电路板5位于空冷换热器7和散热冷板2中间,主要功能是通过PCB电路板5引线为TEC制冷器4供电,采用PCB电路板5引线可有效防止线路破损,提高可靠性。同时在结构上设计安装槽,用于固定TEC制冷器4。TEC制冷器4可以采用4串8并形式,共32片,单路串联输入电压28V,每个制冷片工作电压为7V。将TEC制冷器4、空冷换热器7、散热冷板2各安装面均匀的涂一层导热硅脂,厚度大约在0.03mm,100V电压输入通过DC/DC模块转换成恒流、恒功率输出。PCB电路板5采集,传输温度传感器数据。TEC制冷器4的数量和在PCB电路板5上的排列方式可以根据具体情况进行设置,以便更好的满足实际需求。
由于PCB电路板5厚度小于制冷片厚度,需通过隔热垫6来调节高度。为降低空冷换热器7和散热冷板2之间的直接传热,装配后的PCB电路板5一面与散热冷板2无接触,另一面通过隔热垫6与散热冷板2接触,以增加空冷器和散热冷板2之间的热阻。散热冷板2之间的连接螺钉加装T型隔热套圈,减少螺钉传热。
散热冷板2是通过紧贴TEC制冷器4对其发热面进行散热,从而TEC制冷器4长期稳定工作。散热冷板2的工作原理为,工作时,低温工质在散热冷板2内部流动,通过盖板12、底板11(一次传热面)以及翅片14(二次传热面),吸收TEC制冷器4热侧传来的热量,从而达到保证TEC制冷器4温度不会过高的目的。
整套冷却装置,左右单独控制,可单独工作,也可同时工作,根据实际情况控制,以上结构连接上液路,整体安装风管路中间起到更好的冷却效果。
本实施例中,冷却装置的安装过程为:因左右两侧的制冷组件镜像设置,仅以其中一侧的安装过程为例进行说明。
1、在空冷换热器7侧面对应安装TEC制冷器4的地方均匀涂抹导热硅脂;
2、将隔热垫6放置在空冷换热器7表面;
3、将PCB电路板5放置在隔热垫6上,此时将PCB电路板5、隔热垫6用螺钉与空冷换热器7固定;
4、将TEC制冷器4放置在PCB电路板5的安装槽内,紧贴空冷换热器7侧面,将TEC制冷器44的正负极与PCB电路板55焊接;
5、拆卸步骤3的螺钉,将隔热调整垫3放置在PCB电路板5上;
6、在散热冷板2上对应TEC制冷器4的地方均匀涂抹导热硅脂;
7、将散热冷板2放置在隔热调整垫3上,隔热套安装在散热冷板2相应的孔内,用螺钉将散热冷板2、隔热套、隔热调整垫3、PCB电路板5、隔热垫6与空冷换热器7固定;
8、重复以上步骤安装右侧;
9、将驱动板底板9放置在空冷换热器7上表面;
10、将左侧PCB电路板5和右侧PCB电路板5各翻转90°,紧贴在驱动板底板9上,并用螺钉暂时固定在一起;
11、在左侧驱动板支架1和右侧驱动板支架1上表面贴导热垫;
12、提起电源10,将左侧驱动板支架1和右侧驱动板支架1分别从左右两个方向插入到电源10下方
13、用螺钉将电源10、左侧驱动板支架1、右侧驱动板支架1、左侧PCB电路板5、右侧PCB电路板5与驱动板底板9固定
14、拆卸步骤9的螺钉,将驱动板盖板8放置在电源10上,并用螺钉将驱动板盖板8、左侧驱动板支架1、右侧驱动板支架1、左侧PCB电路板5、右侧PCB电路板5与驱动板底板9固定。
通过采用本发明公开的上述技术方案,得到了如下有益的效果:
本发明提供了一种基于TEC的机电集成气液冷却装置,TEC制冷器的制冷量是可控的,可以通过改变工作电流来调节制冷量进而控制实验载荷单元的各个目标工作温度,实现温度准确控制。工作中无噪音,不污染环境,制冷参数不受空间方向以及重力影响;通过调节工作电流的大小,可方便调节制冷速率;响应速度快,使用寿命长,且易于控制。不仅能给科学实验载荷提供一个标准的工作温度,而且通过改变电流能满足不同科学实验载荷需求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于TEC的机电集成气液冷却装置,其特征在于:包括空冷换热器、制冷组件和电源;所述空冷换热器周向左右相对的两侧分别设置有一制冷组件,所述制冷组件与所述电源相连;所述制冷组件包括PCB电路板和散热冷板,所述PCB电路板对应覆盖在所述空冷换热器周向的一侧,所述PCB电路板上设置有多个TEC制冷器,所述PCB电路板与所述电源相连,所述散热冷板平行于所述PCB电路板覆盖在所述PCB电路板远离所述空冷换热器的一侧;所述空冷换热器靠近PCB电路板的一侧对应TEC制冷器的位置处以及散热冷板靠近PCB电路板的一侧对应TEC制冷器的位置处分别设置有导热硅脂。
2.根据权利要求1所述的基于TEC的机电集成气液冷却装置,其特征在于:所述散热冷板包括平行且层叠设置的底板和盖板以及连通底板和盖板之间空间的进液口和出液口,所述底板和盖板之间设置有翅片,所述底板和盖板的周向设置有连接底板和盖板的封条;所述盖板对应覆盖在所述PCB电路板远离所述空冷换热器的一侧。
3.根据权利要求2所述的基于TEC的机电集成气液冷却装置,其特征在于:所述PCB电路板上沿垂直于所述空冷换热器中空气流动的方向间隔设置有至少两列安装区域,所述安装区域包括沿平行于所述空冷换热器中空气流动的方向均匀间隔设置的多个安装槽,各所述安装槽内分别设置有一个TEC制冷器。
4.根据权利要求3所述的基于TEC的机电集成气液冷却装置,其特征在于:所述安装槽贯穿所述PCB电路板相对的两侧,所述TEC制冷器焊接在所述安装槽内,且所述TEC制冷器靠近所述空冷换热器的一侧与所述PCB电路板靠近所述空冷换热器的一侧平齐。
5.根据权利要求4所述的基于TEC的机电集成气液冷却装置,其特征在于:所述制冷组件包括隔热调整垫,所述隔热调整垫上对应所述PCB电路板上各个安装槽的位置上分别设置有一通口,所述隔热调整垫平行于所述PCB电路板对应设置在所述PCB电路板远离所述空冷换热器的一侧。
6.根据权利要求5所述的基于TEC的机电集成气液冷却装置,其特征在于:所述空冷换热器周向上侧设置有驱动板底板和驱动板盖板,所述驱动板底板与所述空冷换热器内部空气流动的方向平行,所述驱动板底板上表面左右相对的两侧分别设置有一驱动板支架,所述驱动板支架包括垂直连接的第一连接板和第二连接板,所述驱动板支架的截面呈L形,所述第一连接板平行于所述驱动板底板设置在所述驱动板底板的上表面,所述第二连接板平行于所述PCB电路板伸展在所述PCB电路板远离所述空冷换热器的一侧;所述电源平行于所述驱动板底板设置在第一连接板远离所述驱动板底板的一侧,所述驱动板盖板对应覆盖在所述电源远离所述驱动板底板的一侧。
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