CN218645802U - 半导体恒温箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种半导体恒温箱，包括：箱体和箱盖，所述箱体外侧设置有水冷头；半导体温控板，具有冷端和热端，其冷端抵接所述水冷头；相变材料盒，设置于所述箱盖内部，与所述水冷头管道连通；散热组件，配置为能够对所述热端进行散热；膜层，设置于所述箱体。本实用新型提供的半导体恒温箱，利用半导体温控板能够快速制冷或者制热的特性，设置水冷头与相变材料盒管路连通，将水冷头与半导体温控板连接，水冷头传递半导体温控板的温度通过管道与箱体内的温度进行热交换，提高了热交换的效率，再通过相变材料的固体液体特性维持箱体内的温度恒定。

Description

半导体恒温箱

技术领域

本实用新型涉及恒温箱技术领域，尤其涉及一种半导体恒温箱。

背景技术

半导体制冷技术是二十世纪60年带逐渐发展起来的一项制冷新技术，与过去的用压缩机和制冷剂利用制冷工质相变传递热量的传统制冷技术完全不同，半导体制冷技术利用物质的热电效应进行制冷，当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量。通过改变直流电流的极性来决定在同一制冷片上实现制冷或加热，因此既可制冷又可加热。

现有的半导体保温箱，均采用半导体制冷片直接作用保温箱内腔，散热器或者散热器加风扇将半导体片冷端与箱内的热空气进行能量交换，热交换速度慢；并且由于半导体片通常面积40mm*40mm，表面是陶瓷，当箱内温度到达恒温温度，半导体片停止工作时，半导体片相当于给恒温箱开了一个40mm*40mm＝1600mm²的窗口，进而使得保温效果差。

实用新型内容

本实用新型提供一种能够解决上述技术问题的半导体恒温箱。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种半导体恒温箱，包括：

箱体和箱盖，所述箱体外侧设置有水冷头；

半导体温控板，具有冷端和热端，其冷端抵接所述水冷头；

相变材料盒，设置于所述箱盖内部，与所述水冷头管道连通；

散热组件，配置为能够对所述热端进行散热。

根据本申请一实施例，还包括：

蒸发器，所述蒸发器通过铝板设置在所述相变材料盒的底端，所述蒸发器两端连接有第一管体。

根据本申请一实施例，所述水冷头与所述相变材料盒之间设置有泵，所述泵处于所述箱盖外部。

根据本申请一实施例，所述散热组件包括风扇以及翅片，所述翅片设置在所述风扇的出风端并处于所述半导体温控板的上方。

根据本申请一实施例，所述箱体包括内壳和外壳，在所述内壳和所述外壳之间填充有保温材料。

根据本申请一实施例，所述箱体为金属箱体或者塑料箱体。

根据本申请一实施例，所述箱体为金属箱体，所述外壳和所述内壳相对或想背的一面均设置有隔热层和膜层，所述隔热层和所述膜层均由内到外依次设置。

根据本申请一实施例，所述箱体为塑料箱体，所述外壳和所述内壳相背的一面均设置有膜层。

根据本申请一实施例，所述水冷头与所述相变材料盒之间设置有管体，所述管体内含介质液体，所述泵驱动所述管体内的介质液体流动以实现箱体内外的能量交换。

与现有技术相比，本实用新型提供的半导体恒温箱，利用半导体温控板能够快速制冷或者制热的特性，设置水冷头与相变材料盒管路连通，将水冷头与半导体温控板连接，水冷头传递半导体温控板的温度通过管道与箱体内的温度进行热交换，提高了热交换的效率，再通过相变材料的固体液体特性维持箱体内的温度恒定。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本实用新型提供的半导体恒温箱的结构示意图；

图2是本实用新型提供的膜层在塑料透明箱体外部的结构示意图；

图3是本实用新型提供的膜层在塑料透明箱体内部的结构示意图；

图4是本实用新型提供的膜层在金属箱体内部的结构示意图。

附图标记：

10、箱体；11、内壳；12、外壳；20、箱盖；30、水冷头；40、半导体温控板；50、相变材料盒；60、散热组件；61、风扇；62、翅片；70、膜层；80、管道；90、泵；100、保温材料；110、相变材料层；120、隔热层。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1至4所示，本申请实施例提供了一种半导体恒温箱，包括箱体10、箱盖20、水冷头30、半导体温控板40、相变材料盒50、散热组件60以及膜层70。箱体10和箱盖20盖合形成密封空间，物料能够装在箱体10内，半导体温控板40能够制冷或制热，通过与半导体温控板40连接的水冷头30实现与相变材料盒50的热交换，散热组件60对半导体温控板40进行散热，膜层70用于抗热辐射。

需要了解的是，相变材料通常用高分子相变凝胶。利用固态的凝胶相变凝胶状的时候，吸收大量的热进行保温。

具体的，水冷头30设置在箱盖20的外侧顶部，半导体温控板40具有冷端和热端，可根据需求设置，半导体温控板40一端抵接水冷头30；相变材料盒50设置于箱盖20内部，并通过管道80与水冷头30连接，在水冷头30内设置有介质液体，介质液体用于将半导体温控板40的能量通过管道80传递到相变材料盒50内，在相变材料盒50内发生相变。散热组件60配置为能够对半导体温控板40的另一端进行散热，即散热组件60设置在半导体温控板40的上方，膜层70设置于箱体10表面。

半导体温控板40为两平行的陶瓷片夹着半导体，其中一面空白(正面)，另一面印型号等产品信息(背面)，两层陶瓷片中引出导线，红线和黑线。通常，当电极输入电流，红线端的电压高于黑线端的电压，则正面释放能量——发热，背面吸收能量——制冷；反之，红线端的电压低于黑线端的电压，正面吸收能量——制冷，背面释放能量——发热。

根据本申请一实施例，水冷头30与相变材料盒50之间设置有泵90，泵90处于箱盖20外部。泵90工作，使得处于水冷头30内的介质液体能够流动，进而实现箱盖20内部与箱盖20外部的热交换。

具体的，散热组件60包括风扇61以及翅片62，翅片62设置在风扇61的出风端并处于半导体温控板40的上方。翅片62和风扇61能够吹风，翅片62与空气具有较大的接触面积，这样，散热组件60的散热效果好。

水冷头30是导热金属(纯铜或铝合金内含管道80)，跟半导体温控板40的冷端接触，当半导体温控板40制冷，水冷头30内管道80里的介质液体变冷，泵90将冷液泵入箱内，在相变材料盒50进行热交换，相变材料蓄冷。半导体温控板40的热端跟散热器的翅片62接触，翅片62上安装风扇61。当半导体温控板40制热时，水冷头30内介质液体变热，泵90将液体泵入箱内，在相变材料盒50内与相变材料热交换，相变材料蓄热。

本申请中，箱体10包括内壳11和外壳12，在内壳11和外壳12之间填充有保温材料100。更具体的，保温材料100可以为泡沫体。保温材料一般用聚笨乙稀泡沫(现在普通的白色泡沫箱，经济)，或聚丙稀(生鲜快递保鲜盒，一般是灰色，灰蓝，灰绿，稍贵)，或真空绝热材料(顶级冰箱用保温材料，绝热效果最好，较昂贵)

本申请中的膜层70为镀铝膜层70或者镀铬膜层70，从经济角度上说镀铝是最便宜的，镀铬寿命长。

如图4所示，在一实施例中，箱体10为金属箱体，外壳12和内壳11相对的一面均设置有隔热层120，隔热层120和膜层70均由内到外依次设置。膜层70是镀在隔热层上的。辐射能量碰到膜层70会而被反射。

如图2和图3所示，在一实施例中，箱体10为塑料箱体，塑料箱体采用透明或者高透光性的塑料。外壳12和内壳11相背的一面均设置有膜层70。相应地，在外壳12和内壳11相对的一面均设置有膜层70，辐射能量碰到膜层70会被反射。

塑料箱体和金属箱体，保温的效果近似，塑料比金属成本也近似，但金属箱体积小一点，塑料板的厚度一般至少0.8mm，金属板厚度0.3mm即可满足同样的机械强度要求。

本申请中，水冷头30与相变材料盒50之间通过管道80连接。

当然，为了更好地实现热交换，在箱体10的内壁以及内底面均设置有相变材料层110。

本实用新型的原理是：进出箱体10的管道80，是半导体恒温箱内外交换能量的窗口，如果管道80直径选用6mm的圆管，面积为2*π*6*6/4＝57mm²，仅是半导体温控板40面积1600mm²的3.5％，当达到恒温状态，半导体温控板40停止工作时，箱体10内外的能量直接交换大大减少，提高了保温效果。

液体的相变需要吸收或释放大量的能量，比如1g水升高1℃需要吸收能量4.2焦耳，1g冰变成1g水需要吸收能量334焦耳，相当于1g水升高79.5℃的能量；因此在半导体恒温箱中加入相变材料，能够大大地提高保温效果和提高半导体温控板40的热传递效率；水冷头30连接给管道80，通过泵90将介质液体流入相变材料盒50。

环境温度高，需要制冷时，低温介质液体通过泵90和管道80，流经相变材料盒50，高温的相变材料的大量热量被带走，变成固体，箱体10内物体温度升高，释放热量，固体的相变材料液化需要吸收大量的热量，因而维持箱体10内物体温度不变高，保持恒定；

环境温度低，需要制热时，高温的介质液体通过泵90和管道80，流经相变材料盒50，使相变材料由固体变成液体，液体相变材料需要释放大量的能量才能变成固体，从而维持箱体10内物体温度不变低，保持恒定。

在实际制作中，箱体10内相变材料层110上也可以布置管道，通过管道与泵90相连，实现更快速度的制冷/制热。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种半导体恒温箱，其特征在于，包括：

箱体和箱盖，所述箱体外侧设置有水冷头；

半导体温控板，具有冷端和热端，其冷端抵接所述水冷头；

相变材料盒，设置于所述箱盖内部，与所述水冷头管道连通；

散热组件，配置为能够对所述热端进行散热；

膜层，设置于所述箱体。

2.根据权利要求1所述的半导体恒温箱，其特征在于，所述水冷头与所述相变材料盒之间设置有泵，所述泵处于所述箱盖外部。

3.根据权利要求1所述的半导体恒温箱，其特征在于，所述散热组件包括风扇以及翅片，所述翅片设置在所述风扇的出风端并处于所述半导体温控板的上方。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体恒温箱，其特征在于，所述箱体包括内壳和外壳，在所述内壳和所述外壳之间填充有保温材料。

5.根据权利要求4所述的半导体恒温箱，其特征在于，所述箱体为金属箱体或者塑料箱体。

6.根据权利要求5所述的半导体恒温箱，其特征在于，所述箱体为金属箱体，所述外壳和所述内壳相对的一面均设置有隔热层，所述隔热层和所述膜层均由内到外依次设置。

7.根据权利要求5所述的半导体恒温箱，其特征在于，所述箱体为塑料箱体，所述外壳和所述内壳相背或相对的一面均设置有所述膜层。

8.根据权利要求2所述的半导体恒温箱，其特征在于，所述水冷头与所述相变材料盒之间设置有管体，所述管体内含介质液体，所述泵驱动所述管体内的介质液体流动以实现箱体内外的能量交换。

Images