CN221094165U - 一种pcr扩增仪节能控温装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种PCR扩增仪节能控温装置，包括PCR试管、导热安装块、TEC、液冷板、冷却塔、出水软管、微型水泵、风机、进水软管和控制器；PCR试管安装在导热安装块上，TEC安装在导热安装块与液冷板之间，液冷板通过出水软管和进水软管与冷却塔连通，而微型水泵连接在出水软管上，风机安装在冷却塔上方；TEC、微型水泵和风机分别与控制器信号连接。本专利中过滤换热层、风机、冷却塔外壳组成类似于直接蒸发的冷却系统，比间接液冷系统可以减少冷却与空气之间的温差，降低了冷却液温度，本实用新型专利采用液冷方式，可以提高换热效率，且冷却液热容大，系统稳定性强，适合PCR扩增仪对于急速升降温要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及生物学实验仪器技术领域，具体涉及一种PCR扩增仪节能控温装置。
背景技术
PCR扩增仪又称为PCR基因扩增仪、PCR核酸扩增仪、聚合酶链反应核酸扩增仪，是利用PCR(Polymerase chain reaction，聚合酶链反应)技术对特定DNA扩增的一种仪器设备，被广泛运用于医学、生物学实验室中。
PCR扩增仪中的PCR试管需要快速升温和降温且反复升降温，一般采用TEC进行制冷和加热，TEC(半导体制冷器)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,则一个接点处温度降低，另一个接点处温度升高，由于TEC在制冷的时候，一面制冷，一面产生热量，这个时候热面的热量需要排走，否则TEC热面温度升高，效率下降，直至不产生冷量甚至产生热量。
在制热的时候，冷面的冷量不排走，也影响制热量，一般TEC排热和排冷，用风机直接排走，由于空气的比热容低，所以散热和散冷效果一般，降低了TEC制冷量和制热量，也就降低PCR试管升降温速率。且由于PCR反复升降温，所以TEC既需要排热量也要排冷量，造成冷热量浪费，造成PCR功耗高。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种PCR扩增仪节能控温装置，以提高PCR能源利用效率，同时提高PCR升降温速率，满足PCR扩增仪对升降温速率的要求。
为此，本实用新型提出了一种PCR扩增仪节能控温装置，包括PCR试管、导热安装块、TEC、液冷板、冷却塔、出水软管、微型水泵、风机、进水软管和控制器；其中，所述PCR试管安装在所述导热安装块上，所述TEC安装在所述导热安装块与所述液冷板之间，所述液冷板通过所述出水软管和所述进水软管与所述冷却塔连通，而所述微型水泵连接在所述出水软管上，所述风机安装在所述冷却塔上方；TEC、所述微型水泵和所述风机分别与所述控制器信号连接；所述TEC对所述PCR试管制冷或制热，所述液冷板吸收所述TEC另一端产生的热量或冷量并通过所述出水软管和所述进水软管传递给所述冷却塔，再通过所述风机散热。
进一步，所述液冷板上设有出水快接接头、进水快接接头；所述冷却塔包括冷却塔外壳、冷却塔进水倒刺接头和冷却塔出水倒刺接头。
进一步，所述进水软管一端与所述液冷板的所述进水快接接头连接，所述进水软管另一端与所述冷却塔的所述出水倒刺接头连接。
进一步，所述出水软管的一端与所述液冷板的所述出水快接接头连接，所述出水软管另一端与所述冷却塔的所述进水倒刺接头连接；同时所述微型水泵连接在所述出水软管上。
进一步，所述冷却塔外壳中部设置有过滤换热层，并且所述过滤换热层与所述冷却塔外壳中冷却液接触。
进一步，所述冷却塔外壳侧面还设有进气孔。
进一步，所述冷却塔外壳内侧设有布水器。
进一步，冷却塔上设有温度传感器一，液冷板上设有温度传感器二；导热安装块上设有温度传感器三；所述温度传感器一、所述温度传感器二和所述温度传感器三分别与所述控制器信号连接。
本实用新型提供的PCR扩增仪节能控温装置，1)采用直接蒸发式液冷系统，提高了PCR扩增仪升降温速率，也解决冷热量回收，减少了设备的功耗；2)本专利过滤换热层、风机、冷却塔外壳组成类似于直接蒸发的冷却系统，比间接液冷系统可以减少冷却与空气之间的温差，降低了冷却液温度；3)本实用新型专利采用了冷却塔外壳可以储存一定的冷却液，进而可以将排冷的冷量存储起来，在排热的时候利用起来，将原有直接排入大气中的冷量利用起来，增加了能源利用效率；4)本实用新型专利采用液冷方式，可以提高换热效率，且冷却液热容大，系统稳定性强，适合PCR扩增仪对于急速升降温要求。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本申请还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本申请作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本实用新型的PCR扩增仪节能控温装置的立体结构示意图；
图2为本实用新型的PCR扩增仪节能控温装置的俯视图；
图3为本实用新型的PCR扩增仪节能控温装置的主视图；
图4为本实用新型的PCR扩增仪节能控温装置的剖视图；
附图标记说明
1、风机；2、冷却塔；3、出水软管；4、进水软管；5、微型水泵；6、液冷板；7、TEC；8、导热安装块；9、PCR试管；10、出水快接接头；11、进水快接接头；
21、出水倒刺接头；22、进水倒刺接头；23、温度传感器一；24、进气孔；25、冷却塔外壳；26、过滤换热层；61、温度传感器二；81、温度传感器三。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
如图1～图4所示，本实用新型的PCR扩增仪节能控温装置，包括：PCR试管9、导热安装块8、TEC7、液冷板6、冷却塔2、出水软管3、微型水泵5、风机1、进水软管4和控制器等组成。
其中，PCR试管9安装在导热安装块8上，TEC7安装在导热安装块8与液冷板6之间，液冷板6通过出水软管3和进水软管4与冷却塔2连通，而微型水泵5连接在出水软管3上，风机1安装在冷却塔2上方；TEC7、微型水泵5和风机1分别与控制器信号连接；
TEC7对PCR试管9制冷或制热，液冷板6吸收TEC7另一端产生的热量或冷量并通过出水软管3和进水软管4传递给冷却塔2，再通过风机1散热。
具体地，液冷板6上设有出水快接接头10、进水快接接头11；冷却塔2包括冷却塔外壳25、过滤换热层26、冷却塔进水倒刺接头22和冷却塔出水倒刺接头21；过滤换热层26安装设置在冷却塔外壳25中部，与所述冷却塔外壳中冷却液接触。
进水软管4一端与液冷板6的进水快接接头11连接，进水软管4另一端与冷却塔的出水倒刺接头21连接；出水软管3的一端与液冷板6的出水快接接头10连接，出水软管3另一端与冷却塔的进水倒刺接头22连接；同时微型水泵5连接在出水软管3上。
所述冷却塔外壳25即作为外围护结构，也作为水箱用。所述风机1作用是加强空气与冷却液进行直接换热器。所述过滤换热层26作用是提供空气与冷却液进行直接换热的地方。所述微型水泵5作用是提供冷却液循环动力。
所述进水软管4作用是冷却液从外壳输送到液冷板的通道。所述出水软管3作用是冷却液从液冷板输送到外壳的通道。所述冷却塔进水倒刺接头22作用是外壳进水连接器。所述冷却塔出水倒刺接头21作用是外壳出水连接器。所述出水快接接头10作用是液冷板冷却液出口连接器。所述进水快接接头11作用是液冷板冷却液进口连接器。
所述液冷板6内部有流道，可以通过冷却液排走TEC的热量或冷量。所述TEC7作用是通过控制器输入功率，产生冷量或者热量，降低导热安装块8温度或者升高导热安装块温度，进而降低PCR试管的温度或者升高PCR试管的温度。
本方案中，冷却塔2上设有温度传感器一23，液冷板6上设有温度传感器二61；导热安装块8上设有温度传感器三81；所述温度传感器一、温度传感器二、温度传感器三作用是采集温度。所述控制器作用是通过温度传感器一、温度传感器二、温度传感器三的采集的温度数据，控制TEC输入功率和电流方向，控制风机转速，控制泵的流量，从而达到PCR试管升降温最大化，降低系统功耗。
此外，冷却塔外壳25侧面还设有进气孔24，冷却塔外壳25内部设有布水器，布水器、进气孔24与风机1配合能加快冷却液的散热速度。
下面结合附图简述本实用新型的PCR扩增仪节能控温装置的原理和工作过程。
PCR扩增仪降温时，TEC7冷面给导热安装块8制冷，导热安装块8给PCR试管9制冷，TEC热面将热量导入液冷板6，导入液冷板的热量，加热冷却液，被加热的冷却液经由出水快接接头10、出水软管3、微型水泵5(提供冷却液循环动力)、冷却塔进水倒刺接头22进入冷却塔外壳25，在冷却塔外壳内被加热的冷却液，冷却液在过滤换热层26内与由风机1抽入的空气进行换热，冷却液被冷却，空气被加热，被加热后的空气排入环境，冷却液进入外壳下部，经由冷却塔出水倒刺接头21、进水软管4、进水快接接头11再次返回液冷板6，完成一次循环。
PCR试管升温时，TEC热面给导热安装块制热，导热安装块给PCR试管制热，TEC冷面将冷量导入液冷板，导入液冷板的冷量，冷却冷却液，被冷却的冷却液经由出水快接接头、出水软管、微型水泵(提供冷却液循环动力)、冷却塔进水倒刺接头进入外壳，在外壳内被冷却的冷却液，冷却液经过过滤换热层进入外壳下部，再经由冷却塔出水倒刺接头、进水软管、进水快接接头再次返回液冷板，完成一次循环。
由于TEC排热量是制冷输入功率和制冷量之和，排冷量是制冷量，所以TEC排热量大于排冷量，造成外壳内的冷却液温度一定会上升，当外壳内的冷却液温度超过设定值时，温度传感器一23感知温度，控制器根据温度传感器一的温度值与冷却液温度设定值，开启风机或者改变风机转速。控制器根据温度传感器二61的温度、温度传感器三81的温度、TEC性能曲线调节输入TEC的功率，达到最佳工作点，从而调节PCR的升降温速率。控制器根据温度传感器三81的温度调节微型水泵的流量。
本专利过滤换热层、风机、冷却塔外壳组成类似于直接蒸发的冷却系统，比间接液冷系统可以减少冷却与空气之间的温差，降低了冷却液温度；本实用新型专利采用了冷却塔外壳可以储存一定的冷却液，进而可以将排冷的冷量存储起来，在排热的时候利用起来，将原有直接排入大气中的冷量利用起来，增加了能源利用效率；本实用新型专利采用液冷方式，可以提高换热效率，且冷却液热容大，系统稳定性强，适合PCR扩增仪对于急速升降温要求。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种PCR扩增仪节能控温装置，其特征在于，包括：PCR试管(9)、导热安装块(8)、TEC(7)、液冷板(6)、冷却塔(2)、出水软管(3)、微型水泵(5)、风机(1)、进水软管(4)和控制器；
其中，所述PCR试管(9)安装在所述导热安装块(8)上，所述TEC(7)安装在所述导热安装块(8)与所述液冷板(6)之间，所述液冷板(6)通过所述出水软管(3)和所述进水软管(4)与所述冷却塔(2)连通，而所述微型水泵(5)连接在所述出水软管(3)上，所述风机(1)安装在所述冷却塔(2)上方；TEC(7)、所述微型水泵(5)和所述风机(1)分别与所述控制器信号连接；
所述TEC(7)对所述PCR试管(9)制冷或制热，所述液冷板(6)吸收所述TEC(7)另一端产生的热量或冷量并通过所述出水软管(3)和所述进水软管(4)传递给所述冷却塔(2)，再通过所述风机(1)散热。
2.根据权利要求1所述的PCR扩增仪节能控温装置，其特征在于，所述液冷板(6)上设有出水快接接头(10)、进水快接接头(11)；所述冷却塔(2)包括冷却塔外壳(25)、冷却塔进水倒刺接头(22)和冷却塔出水倒刺接头(21)。
3.根据权利要求2所述的PCR扩增仪节能控温装置，其特征在于，所述进水软管(4)一端与所述液冷板(6)的所述进水快接接头(11)连接，所述进水软管(4)另一端与所述冷却塔的所述出水倒刺接头(21)连接。
4.根据权利要求2所述的PCR扩增仪节能控温装置，其特征在于，所述出水软管(3)的一端与所述液冷板(6)的所述出水快接接头(10)连接，所述出水软管(3)另一端与所述冷却塔的所述进水倒刺接头(22)连接；同时所述微型水泵(5)连接在所述出水软管(3)上。
5.根据权利要求2所述的PCR扩增仪节能控温装置，其特征在于，所述冷却塔外壳(25)中部设置有过滤换热层(26)，并且所述过滤换热层(26)与所述冷却塔外壳(25)中冷却液接触。
6.根据权利要求2所述的PCR扩增仪节能控温装置，其特征在于，所述冷却塔外壳(25)侧面还设有进气孔(24)。
7.根据权利要求2所述的PCR扩增仪节能控温装置，其特征在于，所述冷却塔外壳(25)内侧设有布水器。
8.根据权利要求1所述的PCR扩增仪节能控温装置，其特征在于，所述冷却塔(2)上设有温度传感器一(23)，所述液冷板(6)上设有温度传感器二(61)；所述导热安装块(8)上设有温度传感器三(81)；所述温度传感器一(23)、所述温度传感器二(61)和所述温度传感器三(81)分别与所述控制器信号连接。
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN221094165U true CN221094165U (zh) | 2024-06-07 |
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