CN219694679U - 一种高温固体样品的控温冷却装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及控温冷却技术领域，公开了一种高温固体样品的控温冷却装置，包括：冷却箱，用于盛放冷却水和样品；设于冷却箱内的温度检测装置，用于检测冷却箱内的温度；与冷却箱相连的冷却装置，用于对冷却水进行冷却；分别与冷却装置和温度检测装置连接的温度控制器，用于获取温度，在温度达到预设值时，控制冷却装置开启。通过温度检测装置监测冷却水的温度，温度控制器根据温度能够及时的控制冷却装置对冷却水进行降温和控温，提高样品的冷却速度，确保样品检测的及时性，同时节约人力成本。

Description

一种高温固体样品的控温冷却装置

技术领域

本申请涉及控温冷却技术领域，特别是涉及一种高温固体样品的控温冷却装置。

背景技术

目前制样流程为：接收样品，将样品经过二次切割，利用加冰的常温水对切割后的样品进行降温，再通过压缩空气吹干，吹干后铣样机加工，最后进行相应的分析。经二次切割后的样品温度约在80-90℃，使用常温水冷却至40℃以下耗时长；常温冷却水盆冷却多个样品后，水温持续上升，冷却效果降低，需要人工不断的加入冰块。

因此，如何提高样品的冷却速度，节约人力成本是本领域技术人员亟需要解决的问题。

实用新型内容

本申请的目的是提供一种高温固体样品的控温冷却装置，用于提高样品的冷却速度，节约人力成本。

为解决上述技术问题，本申请提供一种高温固体样品的控温冷却装置，包括：

冷却箱，用于盛放冷却水和样品；

设于所述冷却箱内的温度检测装置，用于检测所述冷却箱内的温度；

与所述冷却箱相连的冷却装置，用于对所述冷却水进行冷却；

分别与所述冷却装置和所述温度检测装置连接的温度控制器，用于获取所述温度，在所述温度达到预设值时，控制所述冷却装置开启。

可选的，所述冷却箱内设有高度可调的冷却台，所述冷却台用于盛放所述样品。

可选的，所述冷却装置为半导体制冷贴片组件，所述半导体制冷贴片组件与所述冷却箱连通；所述温度控制器通过电源与所述半导体制冷贴片组件连接，所述半导体制冷贴片组件通过固态继电器与所述温度控制器连接。

可选的，所述冷却箱内设有与所述温度控制器连接的第一水泵，所述第一水泵与所述半导体制冷贴片组件的冷端连通，用于将所述冷却水输送至所述半导体制冷贴片组件的冷端进行冷却后再输送至所述冷却箱。

可选的，还包括与所述半导体制冷贴片组件的热端连接的散热组件，所述散热组件用于对所述半导体制冷贴片组件的热端进行降温。

可选的，所述散热组件包括散热器和与所述温度控制器连接的第二水泵，所述半导体制冷贴片组件的热端与所述散热器的进水口连通，所述第二水泵分别与所述散热器的出水口和所述热端连通。

可选的，所述散热组件还包括散热水箱，所述第二水泵设于所述散热水箱内部，用于将经所述散热器散热后的水输送至所述散热水箱后再输送至所述半导体制冷贴片组件的热端。

可选的，所述散热器包括箱体、设于所述箱体内部的S型管道和设于所述箱体侧壁的风扇，所述S型管道分别与所述散热器的进水口和出水口连通。

可选的，所述温度检测装置为热电阻。

可选的，所述冷却台包括底板和与所述底板连接的连接杆，所述连接杆上设有卡扣，所述冷却箱的侧壁沿高度方向设有多个卡槽，所述卡扣与所述卡槽择一卡接，以调整所述底板与所述冷却箱底部之间的距离。

本申请所提供的一种高温固体样品的控温冷却装置，包括：冷却箱，用于盛放冷却水和样品；设于冷却箱内的温度检测装置，用于检测冷却箱内的温度；与冷却箱相连的冷却装置，用于对冷却水进行冷却；分别与冷却装置和温度检测装置连接的温度控制器，用于获取温度，在温度达到预设值时，控制冷却装置开启。通过温度检测装置监测冷却水的温度，温度控制器根据温度能够及时的控制冷却装置对冷却水进行降温和控温，提高样品的冷却速度，确保样品检测的及时性，节约人力成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本申请实施例提供的一种高温固体样品的控温冷却装置的结构图；

图2为本申请实施例提供的一种利用半导体制冷贴片组件冷却样品的原理图；

图3为本申请实施例提供的一种利用半导体制冷贴片组件冷却样品的电路图；

附图标记如下：1为冷却箱、2为样品、3为温度检测装置、4为冷却装置、5为温度控制器、6为冷却台、7为电源、8为固态继电器、9为第一水泵、10为散热器、11为第二水泵、12为散热水箱。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护范围。

本申请的核心是提供一种高温固体样品的控温冷却装置。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。

图1为本申请实施例提供的一种高温固体样品的控温冷却装置的结构图，如图1所示，高温固体样品的控温冷却装置包括：冷却箱1，用于盛放冷却水和样品2；设于冷却箱1内的温度检测装置3，用于检测冷却箱1内的温度；与冷却箱1相连的冷却装置4，用于对冷却水进行冷却；分别与冷却装置4和温度检测装置3连接的温度控制器5，用于获取温度，在温度达到预设值时，控制冷却装置4开启。

本申请实施例冷却箱1中盛放的冷却水用于对样品2进行降温。温度检测装置3可以为热电阻、热电偶和双金属温度计等，具体可以采用热电阻测温，热电阻传感器具有电阻温度系数大、线性好、性能稳定、使用温度范围宽、加工容易等特点。温度检测装置3将检测的温度信号发送至温度控制器5，温度控制器5在温度达到预设值时控制冷却装置4开启，冷却装置4对冷却水进行降温。

本申请实施例所提供的一种高温固体样品的控温冷却装置，包括：冷却箱，用于盛放冷却水和样品；设于冷却箱内的温度检测装置，用于检测冷却箱内的温度；与冷却箱相连的冷却装置，用于对冷却水进行冷却；分别与冷却装置和温度检测装置连接的温度控制器，用于获取温度，在温度达到预设值时，控制冷却装置开启。通过温度检测装置监测冷却水的温度，温度控制器根据温度能够及时的控制冷却装置对冷却水进行降温和控温，提高对样品的冷却速度，确保样品检测的及时性，节约人力成本。

考虑到将样品2直接放置在冷却水中进行降温，样品2表面遇水存在裂变风险，影响检测结果的准确性。基于此，本申请实施例冷却箱1内设有高度可调的冷却台6，冷却台6用于盛放样品2。具体的，冷却台6包括底板和与底板连接的连接杆，连接杆上设有卡扣，冷却箱1的侧壁沿高度方向设有多个卡槽，卡扣与卡槽择一卡接，以调整底板与冷却箱1底部之间的距离。

本申请实施例为防止样品2表面不受到冷却水的污染，冷却箱1内设置可调节高度的冷却台6，可根据样品2的切割厚度自由调整，使样品2的检测面不与冷却水接触。

基于上述实施例，本申请实施例冷却装置4为半导体制冷贴片组件，半导体制冷贴片组件与冷却箱1连通；温度控制器5通过电源7与半导体制冷贴片组件连接，半导体制冷贴片组件通过固态继电器8与温度控制器5连接。温度控制器5实时获取温度检测装置3检测的温度，在温度达到预设值时，控制固态继电器8接通电路，半导体制冷贴片组件的冷端开始制冷。半导体制冷贴片组件是由半导体所组成的一种冷却装置，具有高精度、长寿命、体积小、无污染、既可制冷又可加热等优点，相比较压缩机制冷，半导体制冷贴片的效果更佳。

基于此，冷却箱1内设有与温度控制器5连接的第一水泵9，第一水泵9与半导体制冷贴片组件的冷端连通，用于将冷却水输送至半导体制冷贴片组件的冷端进行冷却后再输送至冷却箱1。

基于上述实施例，本申请实施例还包括与半导体制冷贴片组件的热端连接的散热组件，散热组件用于对半导体制冷贴片组件的热端进行降温。

本申请实施例对散热组件不作具体限定，通过设置散热组件对半导体制冷贴片组件的热端进行降温，能够提高半导体制冷贴片组件的冷端的制冷效果。具体的，散热组件包括散热器10和与温度控制器5连接的第二水泵11，半导体制冷贴片组件的热端与散热器10的进水口连通，第二水泵11分别与散热器10的出水口和半导体制冷贴片组件的热端连通。连通散热器10、第二水泵11和半导体制冷贴片组件的管道中的水经过散热器10散热后回到半导体制冷贴片组件的热端，能够降低热端的温度。散热器10包括箱体、设于箱体内部的S型管道和设于箱体侧壁的风扇，S型管道分别与散热器10的进水口和出水口连通。散热器10箱体内的S型管道能够增大水在管道中的流通时间，从而更加有利于散热。风扇的个数可以为多个，多个风扇沿箱体的周向和长度方向分布。

进一步的，散热组件还包括散热水箱12，第二水泵11设于散热水箱12内部，用于将经散热器10散热后的水输送至散热水箱12后再输送至半导体制冷贴片组件的热端。本申请实施例设置散热水箱12，能够利用外界环境对水进行降温，提高散热效果，并且方便对散热水箱12中的水进行更换。

基于上述实施例，图2为本申请实施例提供的一种利用半导体制冷贴片组件冷却样品的原理图，图3为本申请实施例提供的一种利用半导体制冷贴片组件冷却样品的电路图。

如图2所示，半导体制冷贴片(Thermoelectric cooler)是指利用半导体的热电效应制取冷量的器件，又称热电制冷器。用导体连接两块不同的金属，接通直流电源，则一个接点处温度降低，另一个接点处温度升高。本申请利用该电器元件的工作特性，通过温度控制器5设置预设温度，将冷端通水进行循环，热端水冷降温，完成控温冷却。如图3所示，温度控制器5的负极与电源负极连接，温度控制器5的正极与电源正极连接，热电阻R_Δ与温度控制器5连接；半导体制冷贴片组件、温度控制器5、第一水泵9和第二水泵11互为并联；半导体制冷贴片组件通过固态继电器8与电源正极连接。图3中，各元器件功能为：12伏开关电源负责半导体制冷贴片组件的供电；半导体制冷贴片组件负责制冷；pt100热电阻R_Δ负责测量水箱温度；水泵负责冷却及换热的水循环；温度控制器5负责监测及控制。各元器件的参数见表1。

表1各元器件的参数

名称	型号	参数
			12V电源	AC220V—DC12V 400A	AC220V转DC12V/400A
半导体制冷贴片组件	12706	100W
			热电阻	pt100	-50+200℃
温度控制器	CHD902	0-1372℃精度1.0
			水泵	DK625	30W扬程2.5m

本申请通过水、样品、环境等因素计算热效应，再根据半导体制冷贴片组件的单片功率制冷量，得到可以满足条件的制冷片数量，通过热电阻测量冷却水箱实际温度，使用温度控制器5设定预设温度得到完整的自动控制系统。

公式1：Q吸＝cm△t

Q吸：吸收的热量；

c：比热容(J/kg℃)；

m：样品质量(kg)；

△t：温度变化量(℃)；

公式2：P＝Q吸/t

P：功率(W)；

t：所需降温时间；

例：钢的比热容为460J/kg℃，将质量0.1kg的钢样品，设定35秒由100℃将至10℃列式如下。

Q吸＝460×0.1×90＝4140

P＝4140÷35＝118.29

已知每片半导体制冷片功率为50W，上例至少配置3片可达到效果。

根据上述公式，可以根据实际需求设计半导体制冷片组件中半导体制冷片的数量。

为更加了解本申请，下面结合图1至图3介绍整个控温冷却装置的运行过程。交流220V电源为电源7、第一水泵9、第二水泵11、温度控制器5供电，温度控制器5通过预设温度控制半导体制冷贴片组件的启停，电源7提供半导体制冷贴片组件用电；将待冷却的样品2放置在可调节高度的冷却台6上，冷却水通过第一水泵9经半导体制冷贴片组件的冷端制冷后返回冷却箱1，冷却水持续循环制冷达到样品2降温，散热循环水通过第二水泵11经半导体制冷贴片组件的热端至散热器10，通过散热器10的散热后进入散热水箱12，再回流至半导体制冷贴片组件的热端，持续循环以降温。

本申请使用半导体制冷片，具有高精度、长寿命、体积小、无污染、既可制冷又可加热等优点，相比较压缩机制冷，制冷片的效果和性价比更高。本申请可控温、监测冷却水温度，快速对样品进行冷却，为确保样品的检测面不遇水设置高度可调的冷却台，提高样品检测结果的准确性。可针对不同物体设置室温以下任意制冷温度，能够应用于不同场所。

以钢铁样品制备后冷却为例，主要优点包括：(1)缩短冷却时间。样品经切割后温度可达80℃以上，室温水冷至40℃以下需耗时55秒，使用本申请设置冷却水温至10℃仅需35秒到达冷却效果，预计每个样品可节省20秒。(2)减少准备步骤，降低劳动强度。针对部分样品分析时间紧迫，需自制冰块加入室温水中提高制冷速度，使用本申请的装置仅需设置温度即可，减少了准备步骤，降低了员工劳动强度。(3)本申请不需要任何制冷剂，可连续工作，没有污染源，没有旋转部件，不会产生回转效应，没有滑动部件，工作时震动和噪音较小，寿命长，安装容易。

以上对本申请所提供的高温固体样品的控温冷却装置进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种高温固体样品的控温冷却装置，其特征在于，包括：

冷却箱(1)，用于盛放冷却水和样品(2)；

设于所述冷却箱(1)内的温度检测装置(3)，用于检测所述冷却箱(1)内的温度；

与所述冷却箱(1)相连的冷却装置(4)，用于对所述冷却水进行冷却；

分别与所述冷却装置(4)和所述温度检测装置(3)连接的温度控制器(5)，用于获取所述温度，在所述温度达到预设值时，控制所述冷却装置(4)开启。

2.根据权利要求1所述的高温固体样品的控温冷却装置，其特征在于，所述冷却箱(1)内设有高度可调的冷却台(6)，所述冷却台(6)用于盛放所述样品(2)。

3.根据权利要求1所述的高温固体样品的控温冷却装置，其特征在于，所述冷却装置(4)为半导体制冷贴片组件，所述半导体制冷贴片组件与所述冷却箱(1)连通；所述温度控制器(5)通过电源(7)与所述半导体制冷贴片组件连接，所述半导体制冷贴片组件通过固态继电器(8)与所述温度控制器(5)连接。

4.根据权利要求3所述的高温固体样品的控温冷却装置，其特征在于，所述冷却箱(1)内设有与所述温度控制器(5)连接的第一水泵(9)，所述第一水泵(9)与所述半导体制冷贴片组件的冷端连通，用于将所述冷却水输送至所述半导体制冷贴片组件的冷端进行冷却后再输送至所述冷却箱(1)。

5.根据权利要求3所述的高温固体样品的控温冷却装置，其特征在于，还包括与所述半导体制冷贴片组件的热端连接的散热组件，所述散热组件用于对所述半导体制冷贴片组件的热端进行降温。

6.根据权利要求5所述的高温固体样品的控温冷却装置，其特征在于，所述散热组件包括散热器(10)和与所述温度控制器(5)连接的第二水泵(11)，所述半导体制冷贴片组件的热端与所述散热器(10)的进水口连通，所述第二水泵(11)分别与所述散热器(10)的出水口和所述热端连通。

7.根据权利要求6所述的高温固体样品的控温冷却装置，其特征在于，所述散热组件还包括散热水箱(12)，所述第二水泵(11)设于所述散热水箱(12)内部，用于将经所述散热器(10)散热后的水输送至所述散热水箱(12)后再输送至所述半导体制冷贴片组件的热端。

8.根据权利要求6所述的高温固体样品的控温冷却装置，其特征在于，所述散热器(10)包括箱体、设于所述箱体内部的S型管道和设于所述箱体侧壁的风扇，所述S型管道分别与所述散热器(10)的进水口和出水口连通。

9.根据权利要求1-8任一项所述的高温固体样品的控温冷却装置，其特征在于，所述温度检测装置(3)为热电阻。

10.根据权利要求2所述的高温固体样品的控温冷却装置，其特征在于，所述冷却台(6)包括底板和与所述底板连接的连接杆，所述连接杆上设有卡扣，所述冷却箱(1)的侧壁沿高度方向设有多个卡槽，所述卡扣与所述卡槽择一卡接，以调整所述底板与所述冷却箱(1)底部之间的距离。