含微突出结构的冷排及使用其的生化检测仪的制作方法

1.本实用新型涉及医疗检测设备技术领域，具体涉及一种含微突出结构的冷排及使用其的生化检测仪。


背景技术：

2.生化检测仪是进行生物化学、免疫学等检验分析的临床诊疗设备，主要是为疾病的预防、诊断、治疗、监测提供重要的科学依据，是各级医院检验科实验室中最基本和常用的检测装备。在过去的几十年里，生化分析仪从最初依靠光度计、比色仪的手工操作发展到了如今使用各种高精尖技术的全自动智能分析，从而可以更加准确、快速地分析检验数据，为医师和临床检验人员诊断病情提供依据。
3.生化分析仪的基本结构可分为加样系统、反应系统、检测系统、清洗系统、计算机系统，基本工作原理是由单色光束照射比色皿内的有色液体，通过被测样品对光能量的吸收，由探测器(光电转换器)将光信号转换成相应的电信号，该信号经放大、整流、并转换成数字信号，送入计算机，同时计算机控制驱动电力驱动滤光片轮和样品盘，计算机再根据用户选择的工作方式对测量数据进行处理、运算、分析、保存，打印机同时打印出相应的结果，最后，在测完每组样品之后进行比色皿清洗。只有各系统协调一致，才能确保最终结果的准确性。
4.但生化分析仪的研制涉及到了材料、化学、机械、物理等多学科领域，存在比色系统设计、试剂盘恒温、加样系统布局等很多技术难题，其中试剂仓是在线存储诊断试剂的地方，在生化分析仪工作过程中，有因诊断试剂失效，造成检测结果不正确的现象，因此维持试剂仓的恒温稳定性，保证诊断试剂的有效性对检测至关重要。
5.目前试剂仓的制冷按原理一般可分为半导体制冷以及压缩机制冷。半导体制冷一般为两种设计，一种是半导体直接贴附在试剂仓底部，半导体冷面降温试剂仓，热面有散热风扇带走热量，或者加上风道导流热风，试剂仓温度不均一，不同位置试剂冷藏温度有差异，对于反应盘空气浴加热方式会造成37度温度波动大。一种是制冷模块独立，有二级热循环系统，循环泵驱动冷媒(防冻液乙二醇零下负50度冰点)，冷媒在试剂仓体和制冷模块间循环，进行试剂仓和制冷模块的热交换从而实现试剂冷藏，冷藏温度恒定，不同位置试剂瓶冷藏温度一致性很好，且波动很小，
±
0.5
°
，大大助力反应盘的 37度恒定。但半导体散热制冷模块对散热要求高，必须定期清理滤网和灰尘，否则，制冷模块极易损坏，一旦损坏，维修价格非常昂贵。压缩机制冷，技术成熟，制冷模块设计制造优良，故障率极低就是体积大，低速机器通常空间原因不采用。工作方式都是二级循环，制冷模块独立，冷媒循环在试剂仓和制冷模块之间，完成热交换，仓体冷藏温度均匀一致。
6.目前生化仪试剂仓受仪器内部设计的空间限制大多采用芯片散热，芯片散热效率高，但一旦高温端的热量不能及时有效的导出，制冷芯片就比较容易损坏，有些进口仪器的芯片更换代价非常昂贵，且热端热量的如果持续不能有效导出，即使更换芯片，也会再次导致芯片的损坏。此外，用来给芯片散热的冷排也受限于生化仪内部空间的限制，难以在换热
效率与体积重平衡。因此需要一款换热效率高，体积小的换热器能及时有效的将芯片热端的热量导出，以保证芯片冷端的正常工作，从而能维持试剂仓温度的恒定，保证检测结果的准确性。


技术实现要素：

7.本实用新型所要解决的技术问题是为生化检测仪提供一种全新的散热结构，具有高的热交换效率以进行热量的快速交换，能够快速对芯片热端的热量进行有效的导出，保证芯片工作的稳定性并能延长芯片的使用寿命，对提高测试数据的准确性及维修成本的节约方面有着重要的影响，同时体积小以匹配生化检测仪器的内部空间构造。
8.基于此，本实用新型提供一种生化检测仪，其包括试剂箱、水冷箱、蒸发器、压缩机、冷凝器、冷凝器散热风机、半导体散热芯片、冷排、冷排散热风机和水泵。
9.所述小管径冷排包括上集合室、下集合室、制冷剂流通管、铝制散热板、上集合室支撑板，上集合室焊接固定在上集合室支撑板上，下集合室焊接固定在下集合室支撑板上，上集合室设置为2个，两集合室构成相互独立的流体输入与输出腔，上集合室支撑板和下集合室支撑板的底部设置配合制冷剂流通管的安装孔，在上下集合室支撑板之间垂直安装相互平行的多个制冷剂流通管，制冷剂流通管穿过铝制散热板上的圆孔，所述铝制散热板含微突出结构。
10.其中，所述蒸发器位于水冷箱中，蒸发器、压缩机、冷凝器依次通过管路连接，冷凝器散热风机安装在冷凝器旁边。
11.其中，在半导体散热芯片和小管径冷排之间设置有导热硅脂，导热硅脂将半导体散热芯片产生的热量传导到冷排，冷排、水泵和水冷箱通过管路连接。
12.其中，所述铝制散热板上的制冷剂流通管安装孔周边设置有微突出结构，微突出结构高度低于铝制散热板材料所允许的最大塑性拉伸极限所限定的高度。
13.有益的技术效果
14.相对于传统试剂仓用热交换器结构，在相同体积下，且内部压缩机和电控部分基本不做改变的前提下，本实用新型提供的小管径冷排结构有21条流体通路，整体换热表面积增加30％，使换热能力大幅优于传统的单通路换热器。同等散热能力下，小管径冷排可实现更薄、更轻体积更小的优点，体积较传统流道热交换器可减小约50％，同时满足生化仪试剂仓用换热器对换热效率及体积的需求。
附图说明
15.图1生化检测仪整体结构图；
16.图2生化检测仪爆炸图；
17.图3小管径冷排整体结构图；
18.图4制冷剂流通管孔口带梯型结构的微突出结构剖面图；
19.图5图4结构的俯视图；
20.图6铝制散热板前底孔结构图。
具体实施方式
21.本实用新型提供一种生化检测仪，其包括试剂箱、水冷箱、蒸发器、压缩机、冷凝器、冷凝器散热风机、半导体散热芯片、冷排、冷排散热风机和水泵。
22.所述蒸发器位于水冷箱中，蒸发器、压缩机、冷凝器依次通过管路连接，蒸发器中的液态制冷剂吸收水冷箱中贮存的载冷剂中的热量并开始蒸发，液态制冷剂亦完全蒸发变为气态后被压缩机吸入并压缩,变为气态制冷剂，气态制冷剂通过冷凝器吸收热量，凝结成液体，冷凝器将生化仪器电器原器件产生的热量散布到外界空气中，液态制冷剂进入蒸发器，完成制冷剂循环过程，冷凝器散热风机安装在冷凝器旁边，用于辅助降温。
23.在半导体散热芯片和冷排之间设置有导热硅脂，导热硅脂将将半导体散热芯片产生的热量传导到冷排，冷排、水泵和水冷箱通过管路连接，水泵将水冷箱中温度较低的载冷剂抽送到冷排内部，通过二级循环将试剂箱的热量散布到外界，冷排内载冷剂温度被加热后又重新回到水冷箱，通过压缩制冷可将试剂箱内温度维持在恒定的范围内。
24.所述载冷剂优选为乙二醇。
25.所述冷排采用的是本实用新型提供的小管径冷排，其包括上集合室、下集合室、制冷剂流通管、铝制散热板、上集合室支撑板，上集合室焊接固定在上集合室支撑板上，下集合室焊接固定在下集合室支撑板上，上集合室设置为2个，两集合室构成相互独立的流体输入与输出腔，上集合室支撑板和下集合室支撑板的底部设置配合制冷剂流通管的安装孔，在上下集合室支撑板之间垂直安装相互平行的多个制冷剂流通管，制冷剂流通管穿过铝制散热板上的圆孔。
26.流体由上集合室中的任一个管接头充入，经过制冷剂流通管，在下集合室汇流后再流向另一个上集合室，并经管接头导出，这就形成热交换器的结构。
27.当上集合室设置5个集合室时就可以实现w型流道结构。
28.本实用新型中，所采用的制冷剂流通管外径为4mm，制冷剂流通管与铝制散热板上的安装孔的配合间隙在0.05
‑
0.5mm之间，进一步优选0.1
‑
0.3mm 之间，这个间隙的目的是容纳制冷剂流通管外圆几何形状误差使制冷剂流通管能顺利插入铝制散热板孔中。
29.所述铝制散热板上的制冷剂流通管安装孔周边设置有微突出结构，微突出结构高度低于铝制散热板材料所允许的最大塑性拉伸极限所限定的高度，优选低于1.3mm。此微突出结构对铝制散热板间距不产生间隔作用。
30.所述微突出结构高度与铝制散热板标准节距为1.3
‑
3mm之间的高度差由冲压微突出结构前期所冲压加工出的底孔边上预留的至少三个突出的梯形结构的高度做补充。该微突出高度经过测试为0.95mm
‑
1.0mm之间，在这个范围内，能够保持铝材料最大塑性拉伸极限。
31.经过二次冲压微突出结构，底孔上的最少三个微突出结构的梯形结构会与预留底孔一起垂直翻出铝制散热板表面，在垂直微突出结构上形成最少三段突出的支撑结构。
32.本发明还提供了上述装配结构的制备方法，其包括：
33.第一步，在铝制散热板上一次冲压加工出制冷剂流通管配合的底孔，底孔边上预留至少三个突出的梯形结构；
34.第二步，二次冲压微突出结构，梯形结构会与预留底孔一起垂直翻出铝制散热板表面；
35.第三步，整体装配时是将制冷剂流通管穿过铝制散热板上的孔；
36.第四步，采用机械胀管的方式使制冷剂流通管管径加大，消除管与孔之间的间隙，达到与铝制散热板孔紧密配合。
37.制冷剂流通管的材质优选为铜、铝材质或不锈钢材质，优选为铜材质。
38.当全部制冷剂流通管与铝制散热板组装后再用机械胀管使管径加大消除管与孔之间的间隙，达到与铝制散热板孔紧密配合。
39.本实用新型提供的小管径冷排克服了传统试剂仓用热交换器结构性能的不足，同时保留了承压高抗震动的优点，是一种新型高效的热交换器结构。其结构特征是：多条平行排列的内螺旋结构的φ4毛细制冷剂流通管，管间中心距相对于传统的25mm缩小到了9.5mm,在毛细管上垂直排列多片铝制散热板，铝制散热板和毛细管的接合采用特殊工艺保持无间隙配合，实现直接无间隙热传导。
40.所述蒸发器和冷凝器采用的是螺旋管式热交换器。
41.以下采用实施例和附图来详细说明本实用新型的实施方式，借此对本实用新型如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
42.如图1和图2所示，本实用新型提供一种生化检测仪，其包括试剂箱1、水冷箱3、蒸发器4、压缩机6、冷凝器2、冷凝器散热风机5、半导体散热芯片8、冷排10、冷排散热风机11和水泵7。
43.所述蒸发器4位于水冷箱3中，蒸发器4、压缩机6、冷凝器2依次通过管路连接，蒸发器4中的液态制冷剂吸收水冷箱3中贮存的载冷剂中的热量并开始蒸发，液态制冷剂亦完全蒸发变为气态后被压缩机6吸入并压缩,变为气态制冷剂，气态制冷剂通过冷凝器2吸收热量，凝结成液体，冷凝器2将生化仪器电器原器件产生的热量散布到外界空气中，液态制冷剂进入蒸发器，完成制冷剂循环过程，冷凝器散热风机5安装在冷凝器2旁边，用于辅助降温。
44.在半导体散热芯片8和冷排10之间设置有导热硅脂9，导热硅脂9将半导体散热芯片8产生的热量传导到冷排10，冷排10、水泵7和水冷箱3通过管路连接，水泵7将水冷箱3中温度较低的载冷剂抽送到冷排10内部，通过二级循环将试剂箱1的热量散布到外界，冷排10内载冷剂温度被加热后又重新回到水冷箱3，通过压缩制冷可将试剂箱内温度维持在恒定的范围内。
45.小管径冷排的结构具体如图3所示，包括上集合室11、下集合室12、制冷剂流通管13、铝制散热板14、上集合室支撑板15、下集合室支撑板16，上集合室11焊接固定在上集合室支撑板15上，下集合室12焊接固定在下集合室支撑板16上，上集合室设置为2个，两集合室构成相互独立的流体输入与输出腔，上集合室支撑板15和下集合室支撑板16的底部设置配合制冷剂流通管的安装孔，在上下集合室支撑板之间垂直安装相互平行的多个制冷剂流通管，制冷剂流通管13穿过铝制散热板14上的圆孔。
46.散热铝片上的传液管安装孔周边设置有凸起，凸起高度低于散热铝片材料所允许的最大塑性拉伸极限所限定的高度。图4是散热铝片传液管安装孔剖面图。d是散热铝片上传液管安装孔，是传液管外径加装配间隙的孔径， m1是合理的散热铝片间隔，m2是低于散热铝片材料所允许的最大塑性拉伸极限所限定的凸起高度。m1与m2之差是图6所示预留底孔φf边上凸出的4 个梯形结构g的高度所决定，其中直径φf减内径φm之差的二分之一是
g 的高度，是经过与预留底孔φf一起冲压凸起后与垂直凸起m2构成合理的散热铝片间距m1。
47.图5中，t1、t2、t3和t4对应的4个部位是预留底孔上4个梯形结构 g经过冲压凸起变为垂直于散热铝片表面，对散热铝片起到间隔作用的接触部位。
48.图4中d是制冷剂流通管直径加装配间隙的铝制散热板制冷剂流通管安装孔经过冲压微突出后的内径，φe是微突出后的外径。预留底孔φf的内径由拉伸到直径d而不产生拉伸裂纹的拉伸量所限定，当常用铝制散热板材料为铜、铝等金属时都有材料性能的标准数据可查。
49.k是预留底孔的宽度，直接决定了所有预留梯形之间的圆周间隔距离。在预留底孔的所有几何形状的连接处都必须避免内接尖角，而应该应用圆角过渡以避免产生应力集中。
50.细直径制冷剂流通管与铝制散热板安装孔的安装间隙最佳为0.1
‑
0.3 mm。这个间隙的目的是容纳制冷剂流通管外圆的几何形状误差，便于装配。在制冷剂流通管与铝制散热板全部装配后再用传统的胀管加工消除间隙，使制冷剂流通管与铝制散热板紧密配合。
51.所有上述的首要实施这一知识产权，并没有设定限制其他形式的实施这种新产品和/或新方法。本领域技术人员将利用这一重要信息，上述内容修改，以实现类似的执行情况。但是，所有修改或改造基于本实用新型新产品属于保留的权利。
52.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。