CN207457868U - 一种恒温装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种恒温装置，该恒温装置包括柔性的复合膜，所述复合膜由多个模块构成，每个模块包括：导热金属层，导热金属层设置在辐射制冷膜和电加热膜之间，或导热金属层设置在电加热膜和贴合层之间。本实用新型通过利用辐射制冷膜和电加热膜对热电半导体的制冷结构进行了改进，由于改进后降温过程不使用能源，结构更简单，可靠性更高，同时，复合膜为柔性膜，其与半导体制冷相比，能够与物体结合较好，易于折叠和收纳，更利于热传导，此外，本实用新型的复合膜还采用模块化设计，且每个模块可单独控制，从而满足用户实现均匀或不均匀温度的不同需要。

Description

一种恒温装置

技术领域

本实用新型涉及温度控制领域，具体来说，涉及一种恒温装置。

背景技术

恒温装置是一种能够提供恒温环境的装置，被广泛应用于科研设备装置研制场合和国防安全等场合，例如，现有的中远红外伪装技术需要将物体表面发射能量尽量降低，主要通过降低表面温度的方式，使其与背景温度一致。

现有技术通常是利用半导体制冷片来降低物体表面温度，然而，该方式存在着制冷功率低、器件尺寸很小、无法大规模应用的缺陷。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

针对相关技术中的问题，本实用新型提出一种恒温装置，该恒温装置利用辐射制冷膜和电加热膜的结合，从而实现物体表面温度与背景环境温度一致。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

根据本实用新型的一个方面，提供了一种恒温装置。

该恒温装置包括：柔性的复合膜，复合膜由多个模块构成，每个模块包括：依次层叠的辐射制冷膜、电加热膜、贴合层，其中，电加热膜内固定设置有电加热装置。

根据本实用新型的一个实施例，每个模块还包括：导热金属层，导热金属层设置在辐射制冷膜和电加热膜之间，或导热金属层设置在电加热膜和贴合层之间。

根据本实用新型的一个实施例，每个模块还包括：第一热电阻，第一热电阻设置在辐射制冷膜的一侧，以获取复合膜的温度；以及第二热电阻，第二热电阻设置在辐射制冷膜上方，且第二热电阻和辐射制冷膜不接触，以获取恒温装置所处环境的温度。

根据本实用新型的一个实施例，第一热电阻设置在导热金属层内。

根据本实用新型的一个实施例，第一热电阻设置在辐射制冷膜的上方，且第一热电阻和辐射制冷膜接触设置，以及在第一热电阻上套有隔热帽。

根据本实用新型的一个实施例，在电加热膜内固定有弯折延伸的电加热装置。

根据本实用新型的一个实施例，每个模块还包括：PLC控制器、继电器，PLC控制器分别与第一热电阻、第二热电阻和继电器电连接，电加热装置分别与继电器和电源电连接，PLC控制器确定复合膜的温度和环境的温度的温度差，从而通过继电器来控制电加热装置的工作。

根据本实用新型的一个实施例，第二热电阻与辐射制冷膜的顶面的距离至少为10mm。

根据本实用新型的一个实施例，复合膜的厚度为小于2mm。

根据本实用新型的一个实施例，电加热膜的材料为聚氨酯或聚酰亚胺，贴合层的材料为绝热材料或导热材料。

本实用新型的有益技术效果在于：

本实用新型通过利用辐射制冷膜和电加热膜对热电半导体的制冷结构进行了改进，由于改进后降温过程不使用能源，结构更简单，可靠性更高，同时，复合膜为柔性膜，其与半导体制冷相比，能够与物体结合较好，易于折叠和收纳，更利于热传导，此外，本实用新型的复合膜还采用模块化设计，且每个模块可单独控制，从而满足用户实现均匀或不均匀温度的不同需要。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本实用新型实施例的复合膜的横截面的示意图；

图2是根据本实用新型实施例的热电阻布置在复合膜的向光侧的横切面的示意图；

图3是根据本实用新型实施例的电加热装置均匀布置的示意图；

图4是根据本实用新型实施例的电加热装置非均匀布置的示意图；

图5是根据本实用新型实施例的展开后的复合膜的示意图；

图6是根据本实用新型实施例的电加热系统的示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为了更好的理解本实用新型的技术方案，下面对本领域的常用术语进行解释。

辐射制冷：宇宙空间或高层大气作为冷源、地面上物体作为热源建立辐射传递通道，通过“大气窗口”就可以在不消耗或消耗少量能源的情况下，把地面物体的热量释放出去，达到制冷的目的。

大气窗口：大气层在8～13μm波段具有很高的透射率，中红外线可以通过该波段将热量传递给外大气层空间。

红外伪装：通过伪装使目标的红外辐射特征与背景一致，即减小或消除目标与背景间的红外辐射差异，破坏被伪装物的外形，从而达到伪装和躲避红外探测的目的。

根据本实用新型的实施例，提供了一种恒温装置。

如图1所示，根据本实用新型实施例的恒温装置包括：柔性的复合膜，复合膜由多个模块构成，每个模块包括：依次层叠的辐射制冷膜1、电加热膜3、贴合层4，其中，电加热膜3内固定设置有电加热装置7。

借助于上述技术方案，通过利用辐射制冷膜和电加热膜对热电半导体的制冷结构进行了改进，由于改进后降温过程不使用能源，结构更简单，可靠性更高，同时，复合膜为柔性膜，其与半导体制冷相比，能够与物体结合较好，易于折叠和收纳，更利于热传导，此外，本实用新型的复合膜还采用模块化设计，且每个模块可单独控制，从而满足用户实现均匀或不均匀温度的不同需要。

为了更好的描述本实用新型的技术方案，下面通过具体的实施例进行详细的描述。

首先，该恒温装置包括复合膜，该复合膜采用柔性的材料从而使得在复合膜能够与物体结合较好的基础上，其还能够折叠和收纳，从而更利于传导。同时，该复合膜包括多个模块，上述多个模块可均匀布置，也可随机布置，且每个模块均布置有第一热电阻6、电加热器、辐射制冷膜1和控制部分，例如，根据本实用新型的一个实施例，参见图5，展开后的复合膜包括4个模块，且4个模块均匀设置，以及在每个模块内均设有热电阻6、电加热器、辐射制冷膜1和控制部分，从而能够分别单独控制每个模块，进而能够满足用户对温度均匀或不均匀的不同需求。此外，当然可以理解，但本领域的技术人员可根据实际需求对模块的设置方式和个数进行设置，例如，根据本实用新型的一个实施例，该展开后的复合膜包括6个模块，并且上述6个模块可随机覆盖在物体表面上，本实用新型对此不作限定。

此外，继续参见图1，每个模块均包括：依次层叠的辐射制冷膜1、导热金属层2、电加热膜3、贴合层4，其中，该辐射制冷膜1设置在复合膜表面法向正向的最外层，且其为大气窗口辐射制冷材料，其能够在不消耗能量的条件下进行制冷以降低物体表面温度。此外，为了方便描述，还将导热金属层2的一侧设置为所述辐射制冷膜1的背光侧，相对地，将辐射制冷膜1的上方的一侧设置为向光侧，该导热金属层2布置在辐射制冷膜1背光侧，并且其内设置有第一热电阻6，其用来测量复合膜的温度，以及在辐射制冷膜1的向光侧的上方设置有第二热电阻5，并且该第二热电阻5和辐射制冷膜1不接触，其用于测量恒温装置所处环境的温度(或背景环境温度)，其可在布置距离复合膜顶部10mm以外的任意位置，最优应选择在50mm为宜。同时，在导热金属层2的下方设置有电加热膜3，且其内设置有电加热装置7，该电加热膜3通过由聚氨酯或聚酰亚胺材料实现对电加热装置7的固定和布置，即构成该电加热膜3的材料为聚氨酯或聚酰亚胺材料。此外，在该电加热膜3的下方设置有贴合层4，该贴合层4用于将该恒温装置覆盖在物体表面。另外，虽然图2示出了第一热电阻6设置在导热金属层2内，但是本领域的技术人员根据实际需求对第一热电阻6的设置位置进行设置，例如，根据本实用新型的一个实施例，继续参见图2，该第一热电阻6设置在辐射制冷膜1的向光侧，且该第一热电阻设置在辐射制冷膜1的上方且与辐射制冷膜1相接触，同时，在第一热电阻6上套有隔热帽8，从而通过隔热帽8进行隔热，保证第一热电阻6测量的温度的准确性，并且该隔热帽8选择非辐射制冷材料或较低大气窗口低透过率材料，如银、铝、铜等金属材料，或选用硫化锌、聚乙烯等非金属材料，本实用新型对此不做限定。

另外，虽然图1示出了模块的一种设置方式，该设置方式能够满足用户临时使用恒温装置的需求，此时，该贴合层4可选择绝热材料，当长期使用该恒温装置时，可将该导热金属层2设置在电加热膜3和贴合层4之间，即其设置方式为：依次层叠设置的辐射制冷膜1、电加热膜3、导热金属层2、贴合层4，此时，贴合层4可选择导热材料，并可选择带粘性或不带粘性，从而通过该贴合层4固定物体与该恒温装置。

此外，在电加热膜3内固定有弯折延伸的电加热装置7，该电加热装置7可为电阻丝、加热管等，此外，当然可以理解，该电加热装置7的布置方式可根据实际需求进行设置，例如，根据本实用新型的一个实施例，继续参见图3，该电加热装置7均匀设置，并且该电加热装置7与PLC控制器电连接，从而达到功率密度均匀一致；继续参见图4，该电加热装置7也可非均匀布置，从而可局部实现温度高或温度低的效果，本实用新型对此不作限定。

另外，该复合膜的厚度小于2mm，例如，根据本实用新型的一个实施例，继续参见图1或图2，该复合膜中的一个模块中的辐射制冷膜1的厚度为50um，导热金属层2的厚度为0.1mm-0.3mm，电加热膜3的厚度为0.3mm，贴合层4的厚度为0.5mm，本实用新型对此不做限定。

此外，继续参见图6，每个模块上还包括有：PLC控制器分别与第一热电阻6、第二热电阻5和继电器电连接，电加热装置7分别与继电器和电源电连接，在系统工作时，可将第一热电阻6布置在辐射制冷膜1、导热金属层2、电加热膜3、贴合层4中测量不同层位置的温度作为温度反馈信号，第二热电阻5用来测量背景环境温度，同时，上述第一热电阻6和第二热电阻5还可采用热电阻/热电偶作为温度反馈信号发送至PLC控制器。此外，PLC控制器通过比较第一热电阻6和第二热电阻5之间的温差，控制继电器从而控制加热装置工作时间和功率大小，具体地：该PLC控制器通过的第一热电阻6和第二热电阻5所测量的温度进行比较，如果温度差小于0.2℃(可改为其他目标值)时，电加热装置7不工作；当温差大于0.2℃(可改为其他目标值)时，电加热装置7工作。

另外，将复合膜直接覆盖在物体表面，通过测量背景环境温度与复合膜温度及物体温度，在不消耗任何能源的情况下，利用辐射制冷，降低表面温度，当降低至环境温度以下时，通过PLC控制加热膜进行加热，实现温度一致和热量平衡，此外，复合膜制冷功率能够达到100-150W/m2，制热功率最大250W/m2，同时，其还能够将表面温度控制在与背景温度的差值在±0.2℃以内。

综上所述，借助于本实用新型的上述技术方案，通过利用辐射制冷膜和电加热膜对热电半导体的制冷结构进行了改进，由于改进后降温过程不使用能源，结构更简单，可靠性更高，同时，复合膜为柔性膜，其与半导体制冷相比，能够与物体结合较好，易于折叠和收纳，更利于热传导，此外，本实用新型的复合膜还采用模块化设计，且每个模块可单独控制，从而满足用户实现均匀或不均匀温度的不同需要。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种恒温装置，其特征在于，所述恒温装置包括柔性的复合膜，所述复合膜由多个模块构成，每个模块包括：依次层叠的辐射制冷膜、电加热膜、贴合层，其中，所述电加热膜内固定设置有电加热装置。

2.根据权利要求1所述的恒温装置，其特征在于，所述每个模块还包括：

导热金属层，所述导热金属层设置在所述辐射制冷膜和所述电加热膜之间，或所述导热金属层设置在所述电加热膜和所述贴合层之间。

3.根据权利要求2所述的恒温装置，其特征在于，所述每个模块还包括：

第一热电阻，所述第一热电阻设置在所述辐射制冷膜的一侧，以获取所述复合膜的温度；以及

第二热电阻，所述第二热电阻设置在所述辐射制冷膜上方，且所述第二热电阻和所述辐射制冷膜不接触，以获取所述恒温装置所处环境的温度。

4.根据权利要求3所述的恒温装置，其特征在于，所述第一热电阻设置在所述导热金属层内。

5.根据权利要求3所述的恒温装置，其特征在于，所述第一热电阻设置在所述辐射制冷膜的上方，且所述第一热电阻和所述辐射制冷膜接触设置，以及在所述第一热电阻上套有隔热帽。

6.根据权利要求3所述的恒温装置，其特征在于，在所述电加热膜内固定有弯折延伸的电加热装置。

7.根据权利要求3所述的恒温装置，其特征在于，所述每个模块还包括：PLC控制器、继电器，所述PLC控制器分别与所述第一热电阻、所述第二热电阻和所述继电器电连接，所述电加热装置分别与所述继电器和电源电连接，所述PLC控制器确定所述复合膜的温度和所述环境的温度的温度差，从而通过所述继电器来控制所述电加热装置的工作。

8.根据权利要求3所述的恒温装置，其特征在于，所述第二热电阻与所述辐射制冷膜的顶面的距离至少为10mm。

9.根据权利要求1所述的恒温装置，其特征在于，所述复合膜的厚度为小于2mm。

10.根据权利要求1所述的恒温装置，其特征在于，所述电加热膜的材料为聚氨酯或聚酰亚胺，所述贴合层的材料为绝热材料或导热材料。