CN201340554Y - 恒温控制装置 - Google Patents

Abstract

一种恒温控制装置，是透过一控制单元来控制一半导体致冷器，而此半导体致冷器的第一接触面设置有一水循环恒温单元，半导体致冷器的第二接触面设置有一散热单元以提供散热。控制单元根据一温度量测值进而控制第一接触面能保持在一恒温温度值，而此恒温温度值是可以透过水循环恒温单元传导至一恒温需求部。藉此，本实用新型是可以透过控制的方式让恒温需求部维持在恒温状态。

Description

恒温控制装置

技术领域

本实用新型为一种恒温控制装置，特别是关于一种利用半导体致冷器进行温度控制的装置。

背景技术

请参阅图1，为习知热交换控制装置的示意图。此热交换控制装置9运作方式是透过在一外体91内设置一水箱(图略)，而此水箱是利用马达电源开关93来控制一抽水马达(图略)运转，使水箱的水可经由水管94循环流通于软性垫材95、回转式热交换器92及水箱之间。

而此软性垫材95可供置放在一座椅96上，以供使用者乘坐在此软性垫材95上，而由于软性垫材95供使用者坐久之后将产生热源，此时回转式热交换器92可对流经软性垫材95中的液体提供热交换，以使得软性垫材95的温度可以被有效降低。

但对于前述的热交换控制装置9而言，其虽然可以透过液体循环的热交换方式，来对软性垫材95产生的热源降温，但软性垫材95本身所产生的热源是受外在因素影像，此热源是无法被控制的，因此若要对软性垫材95控制在使用者想要的恒温温度，对于前述的热交换控制装置9而言并无法被实现。

实用新型内容

本实用新型的目的，在于提供一种恒温控制装置，利用半导体致冷器来实施恒温控制，同时配合一温度侦测器的温度侦测结果，进而来对半导体致冷器做控制，以使有需求恒温的作用部可被控制在恒温状态。

为了解决上述技术问题，根据本实用新型的一种方案，提供一种恒温控制装置，适用于控制一恒温需求部的温度，恒温控制装置包括：一半导体致冷器、一水循环恒温单元、一散热单元及一控制单元。其中控制单元分别电性连接于半导体致冷器、水循环恒温单元及散热单元，控制单元并用来控制半导体致冷器、水循环恒温单元及散热单元的运作。半导体致冷器具有一第一接触面及一第二接触面。水循环恒温单元设置于该第一接触面，且水循环恒温单元具有循环式的一第一液体流通管路，此第一液体流通管路流经该第一接触面及该恒温需求部。散热单元是设置于第二接触面来提供散热。而控制单元主要根据一温度量测值来控制半导体致冷器的电源供应，进而控制该第一接触面的温度来与该第一液体流通管路进行热交换，以使得恒温需求部的温度保持在恒温。

于本实用新型提供的实施方案中，水循环恒温单元包括：一第一液体热交换器、一第一抽水泵及一第一水箱。其中第一液体热交换器贴设于第一接触面，第一抽水泵电性连接于控制单元，且第一液体流通管路连通于第一液体热交换器、第一抽水泵与第一水箱之间。

于本实用新型提供的实施方案中，散热单元包括：一第二液体热交换器、一第二抽水泵、一散热水箱、一散热风扇、一第二水箱及一第二液体流通管路。其中第二液体热交换器贴设于第二接触面；第二抽水泵电性连接于控制单元；散热风扇设置于该散热水箱一侧；且第二液体流通管路连通于第二液体热交换器、第二抽水泵、散热水箱与第二水箱之间。

藉此采用本实用新型的恒温控制装置，可藉由控制单元来控制半导体致冷器的第一接触面为冷侧或热侧，以使得第一液体热交换器可以与第一接触面取得热平衡，进而透过第一液体流通管路的液体传导，使得恒温需求部可以被控制在恒温状态下。

附图说明

图1为习知热交换控制装置的示意图；

图2为本实用新型较佳实施例的功能方块图；

图3为本实用新型较佳实施例的系统架构图；

图4为本实用新型液体热交换器的剖视图；

图5为本实用新型实施例的电路方块图；

图6为本实用新型实施例的电路接线图；

图7为本实用新型实施例的恒温流程图；以及

图8为本实用新型另一实施例的系统架构图。

主要组件符号说明

「本实用新型」

1控制单元

10微处理器        11温度侦测电路

12风扇驱动电路    13温度驱动电路

14警报电路        15显示电路

16遥控接收电路    17遥控发射电路

18电源转换电路

21、22、23、24、25传输线

3半导体致冷器

31第一接触面        32第二接触面

4温度侦测器

5、5a水循环恒温单元

51第一液体流通管路  52第一水箱

53第一抽水泵        54第一液体热交换器

541第一入口         542第一迂回流道

543隔板             544第一出口

55、56传导部        561传导入口

562传导管           563传导出口

7、7a散热单元

71第二液体流通管路  72第二水箱

73第二抽水泵        74第二液体热交换器

75、76散热部

751散热水箱         7511散热鳍片

752散热风扇

761金属管           762连接件

8恒温需求部

「习知」

9热交换装置

91外体

92回转式热交换器

93马达电源开关

94水管

95软性垫材

96座椅

具体实施方式

请参阅图2，其为本实用新型较佳实施例的功能方块图。图2中的恒温控制装置主要提供一控制单元1、一半导体致冷器3(ThermoelectricCooling Chip)、一水循环恒温单元5及一散热单元7，恒温控制装置是用来控制一恒温需求部8的温度可以达到恒温效果。本实施例是利用控制半导体致冷器3的电压供应既可分别同时产生热源及冷源于半导体致冷器3两侧的特性，同时藉由水循环恒温单元5利用水循环的方式来与半导致冷器3的一侧接触以进行热交换。而在半导体致冷器3的另一侧则透过散热单元7对半导体致冷器3所产生的热源提供散热。因此本实施例控制单元1即可藉由控制半导体致冷器3与水循环恒温单元5接触的一侧边进行热交换动作，以使得水循环恒温单元5可用来对恒温需求部8进行恒温的温度调节。

请参阅图3，其为本实施例较佳实施例的系统架构图。本实施例的水循环恒温单元5包括有一第一液体流通管路51、第一水箱52、第一抽水泵53及第一液体热交换器54，其中第一液体流通管路51连通于第一水箱52、第一抽水泵53及第一液体热交换器54之间，以形成循环式液体流道。第一水箱52主要用来蓄积流通的液体(例如水)，并经由第一抽水泵53对第一水箱52提供液体抽取的动作，使第一水箱52内的液体可以经由第一抽水泵53流通至第一液体热交换器54，而第一液体热交换器54可再将此流通的液体回流至第一水箱52中。因此藉由第一抽水泵53持续的抽取第一水箱52中的液体，即可让第一水箱52中的液体经由第一液体流通管路51而不断依序循环流通于第一抽水泵53、第一液体热交换器54及第一水箱52之间。

复参阅图3及一并参阅图4，第一液体热交换器54贴设于半导体致冷器3的第一接触面31，第一液体热交换器54为液体容器，此液体容器是采用可传导热源的材质(例如铝、铜或其它金属材质)。第一液体热交换器54其内部形成有密闭的第一迂回流道542，而此第一迂回流道542连通于第一液体热交换器54的第一入口541及第一出口544之间，第一入口541对外连通于与第一抽水泵53之间的第一液体流通管路51，第一出口544对外连通于与第一水箱52之间的第一液体流通管路51。第一迂回流道542形成的方式是在第一液体热交换器54内部两侧壁设有交叉排列设置的隔板543，使得第一迂回流道542可依着隔板543的排列方式流通。第一液体热交换器54主要是与半导体致冷器3的第一接触面31进行热交换，因此为了提升热交换效果，第一液体热交换器54是藉由第一迂回流道542中流通的液体来与第一接触面31的表面温度进行热交换。

而在第一水箱52与第一液体热交换器54之间的第一液体流通管路51是用来与一恒温需求部8接触，且第一液体流通管路51是具有一传导部55来直接与恒温需求部8接触，此传导部55为与第一液体流通管路51相连通的一迂回式传导管路，故藉由第一液体流通管路51内部流通的液体温度即可来调节恒温需求部8的温度变化。

复参阅图3，本实施例的散热单元7包括有一第二液体流通管路71、一第二水箱72、一第二抽水泵73、一第二液体热交换器74及一散热部75，其中散热部75是更包括有一散热水箱751及一散热风扇752。上述第二液体流通管路71连通于第二水箱72、第二抽水泵73、第二液体热交换器74及散热部75之间，以形成循环式液体流道。第二水箱72主要用来蓄积流通的液体(例如水)，并经由第二抽水泵73对第二水箱72提供液体抽取的动作，使第二水箱72的液体可以经由第二抽水泵73流通至第二液体热交换器74，而第二液体热交换器74可再将此流通的液体经由散热部75回流至第二水箱72中。因此藉由第二抽水泵73持续的抽取第二水箱72中的液体，即可让第二水箱72中的液体经由第二液体流通管路71而不断依序循环流通于第二抽水泵73、第二液体热交换器74、散热部75及第二水箱72之间。

第二液体热交换器74贴设于半导体致冷器3的一第二接触面32，第二液体热交换器74的构造可参考图4的第一液体热交换器54，第二液体热交换器74同样包括有相对的第二入口、第二出口、第二液体迂回流道及隔板，且第二迂回流道连通于第二入口与第二出口之间，在此不在对第二液体热交换器74作进一步解说。第二液体热交换器74主要是与半导体致冷器3的第二接触面32进行热交换，因此为了提升热交换效率，第二液体热交换器74是藉由第二迂回流道中流通的液体来与第二接触面32的表面温度进行热交换。

散热水箱751经由第二液体流通管路71连通于第二液体热交换器74与第二水箱72之间，以供第二液体流通管路71内部流通的液体可流经散热水箱751内部，并藉由散热水箱751外部所设置的散热鳍片7511来对流通于第二液体流通管路71内的液体提供散热。另外为了加强散热单元7的散热效果，本实施例是在散热水箱751一侧设有一散热风扇752，由散热风扇752直接以空气对流方式来抽取散热水箱751的热源。

复参阅图3，控制单元1分别与第一抽水泵53、温度侦测器4、半导体致冷器3、散热风扇752及第二抽水泵73电性连接，并进行如下的控制：

控制单元1透过传输线21控制第一抽水泵53的运转，以使第一水箱52中蓄积的液体可循环流通于第一液体流通管路51。

控制单元1透过传输线22接收温度侦测器4的温度侦测结果，此温度侦测器4设置于第一接触面31与第一液体热交换器54之间。

控制单元1透过传输线23控制半导体致冷器3的电源供应极性，以使第一接触面31为冷侧及第二接触面32为热侧，或使第一接触面31为热侧及第二接触面32为冷侧。因此控制单元1藉由控制第一接触面31为冷侧以产生冷源或控制第一接触面31为热侧以产生热源，进而让第一接触面31与第一液体热交换器54进行热交换，而对第一液体流通管路51内部流通的液体温度进行调节。

控制单元1透过传输线24控制散热风扇752的运转，进而对散热水箱751提供散热，以降低第二接触面32当做热侧使用时的热源温度。

控制单元1透过传输线25控制第二抽水泵73的运转，以使第二水箱72中蓄积的液体可循环流通于第二液体流通管路71。

请同时参阅图5及图6，分别为控制单元1的电路方块图及电路接线图。控制单元1包括有一微处理器10、一温度侦测电路11、一风扇驱动电路12、一温度驱动电路13、一警报电路14、一显示电路15、一遥控接收电路16、一遥控发射电路17及一电源转换电路18。

微处理器10作为控制单元1的控制核心，用来控制电路的整体运作。温度侦测电路11电性连接于微处理器10，温度侦测电路11透过温度侦测器4的侦测而输出一温度量测值给微处理器10。风扇驱动电路12电性连接于微处理器10，风扇驱动电路12接收微处理器10的输出讯号而来控制散热风扇752的运转。温度驱动电路13接收微处理器10的输出讯号而来控制半导体致冷器3的电源供应极性。

警报电路14电性连接于微处理器10，警报电路14接收微处理器10的输出讯号而来控制扬声器运作。显示电路15电性连接于电源转换电路18，于电源开启时透过发光二极管显示发光信号。遥控接收电路16电性连接于微处理器10，遥控接收电路16无线接收遥控发射电路17发射的一遥控控制讯号，并将遥控控制讯号输出给微处理器10。而此遥控发射电路17可用来控制恒温设定，例如遥控发射电路17可透过遥控控制讯号来输入设定温度指令给微处理器10接收，而此设定温度指令可设定一恒温温度值给微处理器10。

电源转换电路18转换控制单元1中各电路所需的工作电源以供使用。

请参阅图7，其为本实用新型实施例的恒温流程图。相关硬件架构请一并参阅前述图式，此恒温流程图的控制步骤如下：

首先在步骤S701中，透过遥控发射电路17输入一遥控控制讯号以设定恒温温度值，此步骤执行过程中，微处理器10透过遥控接收电路16无线接收此遥控控制讯号，并从遥控控制讯号中取得恒温温度值的设定值。

之后执行步骤S703，微处理器10透过温度侦测器4侦测目前的一实际温度以取得一温度量测值(Tb)，此实际温度较佳是指第一接触面31与第一液体热交换器54之间的接触温度。

接下来执行步骤S705，微处理器10比较恒温温度值与温度量测值之间的大小关系。

若恒温温度值大于温度量测值则执行步骤S707，微处理器10透过温度驱动电路13控制半导体致冷器3的第一接触面31为热侧以产生热源，以及控制风扇驱动电路12停止散热风扇752的运作。

若恒温温度值等于温度量测值则执行步骤S709，微处理器10透过温度驱动电路13控制半导体致冷器3停止运作，以及控制风扇驱动电路12停止散热风扇752的运作。

若恒温温度值小于温度量测值则执行步骤S711，微处理器10透过温度驱动电路13控制半导体致冷器3的第一接触面31为冷侧以产生冷源，以及控制风扇驱动电路12维持散热风扇752的运作，以降低半导体致冷器3的第二接触面32作为热侧所产生的热源。

另外，微处理器10更进一步判断所取得的温度量测值是否大于一温度上限值，当此温度量测值大于一温度上限值，则微处理器10控制警报电路14输出警告音，且切断半导体致冷器3的电源供应。而此温度上限值主要是避免半导体致冷器3的温度过高导致烧毁，温度上限值可预设在微处理器10的内部，或是透过遥控发射电路17发射遥控控制讯号来进行设定。

请再参阅图8，其为本实用新型另一实施例的系统架构图。图8所示架构中除了传导部56及散热部76之外，其余的架构与整体的动作方式均与图3所示架构相同，故在此仅针对图8中的传导部56及散热部76提出说明，至于图8的其余部分则可参考前述图3的相关说明。

图8所示传导部56的作用是用来与恒温需求部8接触，以提供一恒温输出给恒温需求部8。此传导部56主要是设置于第一液体流通管路51的回路上，传导部56是包括，使得传导入口561可以透过任何一个传导管562来与传导出口563连接。而传导部56所使用的材质为导热材质。

至于图8所示的散热部76的作用是用来提升半导体致冷器3的热交换率效率，此散热部76是设置于第二液体流通管路71的回路上。散热部76包括有复数个连接件761及复数个金属管762，其中每两个金属管762之间是连接有一个连接件761，并藉由此种连接关系以形成一个流通通路来与第二液体流通管路71相通，且此连接件761是属于不导热材质且为中空设计。

故针对图8所示的架构，当液体透过第一液体流通管路51流通于传导部56时，藉由传导部56内部多个传导管562来加快水流速度，如此设计方式将可使水循环恒温单元5a所提供的恒温效果更佳。同样的当液体流通于第二液体流通管路71时，此液体每流通过一个金属管762时即会由此金属管提供热消耗的散热作用，且藉由连接件761属于不导热材质的技术特点，如此可以避免每一个金属管762温度因热传导而导致温度相同而丧失散热作用。故此散热部76中的每一金属管762均会对其内部所流通的液体提供散热，如此将可有效提升散热单元7a的散热效率。

故透过上述实施例说明，经由控制单元1的控制下，半导体致冷器3的第一接触面31是可以当成冷侧或热侧来使用，并藉由第一液体热交换器54与第一接触面31之间的接触以进行热交换，使第一液体热交换器54与第一接触面31取得温度平衡而维持在设定的恒温温度值，且经由第一液体流通管路51内部液体的流通，即可对恒温需求部8进行温度调节，使恒温需求部8维持在恒温状态。

另外一方面，当半导体致冷器3的第一接触面31为冷侧时，半导体致冷器3的第二接触面32相对形成热侧，而当热侧的排热效果越好时，冷侧的功效相对越佳。因此当第二接触面32为热侧时，控制单元1是控制散热单元进行运作以对第二接触面32进行排热，而本实施例的散热单元可以采用散热水箱及散热风扇散热的组合或是多段式金属管散热，以提供更佳的散热效果。

另外本实施例的温度侦测器4也可以设在第一液体流通管路51上来进行温度侦测。控制单元1也可以提供一输入操作界面以直接控制微处理器10的恒温控制(如恒温温度值的设定，或是温度上限值的设定等)。

再者，本实施例所述的恒温需求部8可以例如是机台高速转轴，或是其它有需求降温等任何作用部位。

综上所述，本实用新型所提供的恒温控制装置，具有下列特点：

1、以半导体致冷器来控制温度调节，容易进行温度调节的恒温控制，也易于缩小产品的空间及降低成本。

2、透过液体循环的方式来与半导体致冷器取得热交换平衡，进而可以对液体的温度进行控制，而可以轻易控制液体流经有需求恒温的作用部，来对此作用部进行恒温控制。

3、透过液体循环的方式来对半导体致冷器提供散热控制，且此液体散热可进一部结合有风扇散热，以提升整体散热效果。

但，上述所揭露的图式、说明，仅为本实用新型的实施例而已。凡精于此项技艺者当可依据上述的说明作其它种种的改良，而这些改变仍属于本实用新型的创作精神及其所界定的专利范围中。

Claims (15)

1、一种恒温控制装置，适用于控制一恒温需求部的温度，其特征在于，包括：

一半导体致冷器，具有一第一接触面及一第二接触面；

一水循环恒温单元，设置于该第一接触面，该水循环恒温单元具有循环式的一第一液体流通管路，且该第一液体流通管路流经该第一接触面及该恒温需求部；

一散热单元，设置于该第二接触面；以及

一控制单元，分别电性连接该半导体致冷器、该水循环恒温单元及该散热单元，该控制单元控制该半导体致冷器、该水循环恒温单元及该散热单元的运作；

其中该控制单元根据一温度量测值来控制该半导体致冷器的电源供应，进而控制该第一接触面的温度与该第一液体流通管路进行热交换。

2、如权利要求1所述的恒温控制装置，其特征在于：该水循环恒温单元更包括：

一第一液体热交换器，贴设于该第一接触面；

一传导部，用以与该恒温需求部接触；

一第一抽水泵，电性连接于该控制单元；以及

一第一水箱；

其中该第一液体流通管路连通于该第一液体热交换器、该第一抽水泵、该传导部与该第一水箱之间。

3、如权利要求2所述的恒温控制装置，其特征在于：该传导部为一迂回式传导管路，且该迂回式传导管路与该第一液体流通管路相连通。

4、如权利要求2所述的恒温控制装置，其特征在于：该传导部包括有一传导入口、复数个传导管及一传导出口，其中该传导入口及该传导出口分别与该第一液体流通管路相连接，该些传导管则是连接于该传导入口以及该传导出口之间。

5、如权利要求2所述的恒温控制装置，其特征在于：该第一液体热交换器为液体容器，且该液体容器包括有一第一入口、一第一出口及一第一迂回流道，该第一迂回流道连通于该第一入口与该第二出口之间。

6、如权利要求1所述的恒温控制装置，其特征在于：该散热单元包括：

一第二液体热交换器，贴设于该第二接触面；

一第二抽水泵，电性连接于该控制单元；

一散热部；

一第二水箱；以及

一第二液体流通管路，连通于该第二液体热交换器、该第二抽水泵、该散热部与该第二水箱之间。

7、如权利要求6所述的恒温控制装置，其特征在于：该散热部包括一散热水箱及一散热风扇，该散热水箱与该第二液体流通管路相连通，该散热风扇设置于该散热水箱一侧。

8、如权利要求6所述的恒温控制装置，其特征在于：该散热部包括有复数个连接件及复数个金属管，且每两个该金属管之间是连接有一个该连接件，该散热部并形成一个流通通路来与该第二液体流通管路相通。

9、如权利要求6所述的恒温控制装置，其特征在于：该第二液体热交换器为液体容器，且该液体容器包括有一第二入口、一第二出口及一第二迂回流道，该第二迂回流道连通于该第二入口与该第二出口之间。

10、如权利要求1所述的恒温控制装置，其特征在于：该控制单元

包括：

一微处理器；

一温度侦测电路，电性连接该微处理器，是量测温度以输出一温度量测值给该微处理器；

一温度驱动电路，电性连接该微处理器与该半导体致冷器之间，该温度驱动电路接收该微处理器的输出讯号来控制该半导体致冷器的电源供应。

11、如权利要求10所述的恒温控制装置，其特征在于：该控制单元更包括：

一散热驱动电路，电性连接该微处理器与该散热单元之间，该散热驱动电路接收该微处理器的输出讯号控制来控制该散热单元的电源供应。

12、如权利要求10所述的恒温控制装置，其特征在于：该温度侦测电路具有一温度侦测器，该温度侦测器设置于该第一液体热交换器与该第一接触面之间。

13、如权利要求10所述的恒温控制装置，其特征在于：更进一步包括：

一警报电路，电性连接于该微处理器，该警报电路接收该微处理器的输出讯号控制。

14、如权利要求10所述的恒温控制装置，其特征在于：更进一步包括：

一电源转换电路，提供工作电源给该控制单元；

一显示电路，电性连接于该电源转换电路。

15、如权利要求10所述的恒温控制装置，其特征在于：更进一步包括：

一遥控发射电路，无线输出一遥控控制讯号；

一遥控接收电路，电性连接于该微处理器，该遥控接收电路无线接收该遥控控制讯号，并将该遥控控制讯号输出给该微处理器。

Images