一种用于可控温装置的高效稳定散热系统的制作方法

1.本发明涉及散热系统技术领域，更具体为一种用于可控温装置的高效稳定散热系统。


背景技术：

2.现有的应用于色谱仪器中的控温元器件主要是加热棒，这种方式虽然加热效率高，但实际应用中存在着诸多问题。加热棒只能加热，降温只能依靠自然冷却，控温范围是大于室温的，在试验过程中有较大的局限性。
3.随着技术水平的进步，现在越来越多的厂商采用半导体作为控温元器件来实现加热制冷功能，拓展色谱仪器的应用范围。但由于半导体元器件自身的特点，对环境温度的敏感性，对散热高效性以及对散热的及时性等特性决定了使用半导体作为控温元器件的控温装置的在保温、安装方式尤其是散热都有极高的要求。半导体元器件在散热效率低的环境下制冷效率低，难以在短时间内达到平衡，在满负荷工作状态下容易损坏。大多数厂商，包括世界上顶尖的仪器厂商的半导体制冷范围都在室温下10摄氏度,很难再降到更低的温度,对一些特殊的样品仍存在着较大局限性。为此，需要设计一个新的方案给予改进。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种用于可控温装置的高效稳定散热系统，解决了半导体元件制冷时产生大量热量，热量不能及时排除，容易对半导体元器件造成损坏，且控温装置精度要求高、空间有限、需长期稳定工作的散热系统的问题，满足实际使用需求。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于可控温装置的高效稳定散热系统，包括：箱体、控温主体和控制电路，所述箱体由下罩壳、左侧板、右侧板和上侧板组成，所述下罩壳、左侧板和右侧板靠近散热片的位置均开有若干个通风槽，所述通风槽呈u型结构，所述下罩壳的后部安装有主风扇，所述下罩壳、左侧板、右侧板、上侧板和主风扇之间组成主循环回路；
6.所述温控主体的下端设置有三个支撑柱且通过支撑柱并采用螺母与下罩壳固定连接，所述温控主体由铝块加工而成，其包括工作腔体、半导体片、二级风扇、风扇固定架、保温棉、支撑柱、散热片和保温盖组成，所述工作腔体的四周均包裹有保温材料，工作腔体的后端贴合连接有四个半导体片，所述半导体片的后端紧贴散热片，所述散热片采用螺栓固定在工作腔体上，所述风扇固定架安装在散热片后端且风扇固定架上固定有两个二级风扇，所述风扇固定架包裹在二级风扇外且二级风扇紧贴散热片，使二级风扇只能拉出流经散热片的气体，所述保温盖采用快拆结构安装在工作腔体的前端；
7.所述控制电路安装在下罩壳上且包括开关电源、控制板和温控器，所述温控器安装在温控固定板上且温控固定板采用螺栓与下罩壳固定连接，所述左侧板上还竖直安装有控制板固定板，所述控制板固定在控制板固定板上。
8.作为本发明的一种优选实施方式，所述半导体片设置有若干个且相邻的半导体片
之间留有通风的缝隙。
9.作为本发明的一种优选实施方式，所述温控主体上抬且与下罩壳之间存在缝隙，所述缝隙的高度小于支撑柱的长度。
10.作为本发明的一种优选实施方式，所述保温棉包括在工作腔体的外壁上，保温棉设置在半导体片的外侧，且半导体片与散热片贴合的面露出且高出保温棉。
11.作为本发明的一种优选实施方式，所述箱体的进风口设置有三个且分别位于下罩壳、左侧板和右侧板处，所述进风口位于散热片的下侧、左侧和右侧。
12.作为本发明的一种优选实施方式，所述半导体片在工作时将大量热量传给散热片，再通过二级风扇将散热片的热量传到箱体里面，形成二级回路。
13.作为本发明的一种优选实施方式，所述半导体片的两个面通过导热膏分别与工作腔体和散热片紧贴。
14.作为本发明的一种优选实施方式，所述开关电源安装在电源固定板上，所述电源固定板的底面与下罩壳紧贴并采用螺栓固定，所述开关电源的高度不超过二级风扇和主风扇。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
16.本发明可控温装置的散热系统针对半导体元件对环境温度的敏感性，对散热高效性以及对散热的及时性等特性，设计出的散热系统极大的满足了半导体的工作特点。使半导体元器件极大程度地发挥出了自身的功用，使控温准确性，控温下限都有极大的提高，满足了部分客户对部分需要在极低温度下测试的需求，使仪器的应用范围更加广泛。同时极大地增加了仪器的稳定性。
附图说明
17.图1为本发明的总体展开示意图；
18.图2为本发明温控主体部件展开示意图；
19.图3为本发明总体结构的剖面示意图；
20.图4为本发明半导体安装示意图；
21.图5为本发明气体循环回路示意图。
22.图中:1、下罩壳；2、上侧板；3、左侧板；4、右侧板；5、主风扇；6、保温盖；7、温控器；8、散热片；9、温控固定板；10、二级风扇；11、风扇固定架；12、支撑柱；13、保温棉；14、半导体片；15、工作腔体；16、控制板固定板；17、开关电源；18、电源固定板。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
24.请参阅图1
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5，本发明提供一种技术方案：一种用于可控温装置的高效稳定散热系统，包括：箱体、控温主体和控制电路，箱体由下罩壳1、左侧板3、右侧板4和上侧板2组成，下罩壳1、左侧板3和右侧板4靠近散热片8的位置均开有若干个通风槽，通风槽呈u型结构，下
罩壳1的后部安装有主风扇5，下罩壳1、左侧板3、右侧板4、上侧板2和主风扇5之间组成一个主循环回路，最大限度地使外部空气流经散热片8带走热量，整个箱体上方和左右方均可拆卸，便于内部零部件的安装和后期的维护；
25.温控主体的下端设置有三个支撑柱12且通过支撑柱12并采用螺母与下罩壳1固定连接，温控主体由铝块加工而成，工作腔体15的设计壁厚不能过大，壁厚过大会增加半导体片14的负载，其包括工作腔体15、半导体片14、二级风扇10、风扇固定架11、保温棉13、支撑柱12、散热片8和保温盖6组成，工作腔体15四周有保温材料，正面有保温盖6，内部装色谱柱，后面有多个半导体片14分布。每个半导体片14件应保持合理间距，使工作腔体15受热均匀，同时使半导体片14的负载接近。除半导体和铝块接触面外，工作腔体15的后面的其余部分均有保温材料，工作腔体15的后端贴合连接有四个半导体片14，半导体片14的后端紧贴散热片8，散热片8采用螺栓固定在工作腔体15上，风扇固定架11安装在散热片8后端且风扇固定架11上固定有两个二级风扇10，风扇固定架11包裹在二级风扇10外且二级风扇10紧贴散热片8，使二级风扇10只能拉出流经散热片8的气体，及时快速地带走散热片8的热量，保温盖6采用快拆结构安装在工作腔体15的前端，能够快速有效的带走散热片8的热量，从而使半导体片14能有效的工作，工作腔的温度能够快速达到所设定为温度。工作腔前方是保温盖6门，可自由拆卸，方便在工作腔内安装色谱柱，既能起到给工作腔体15保温作用，又方便安装色谱柱，整个散热片8可通过左侧板3、右侧板4、下罩壳1在左右上三个方向上在二级风扇10的作用下进入外部空气最大限度地带走散热片8的热量；
26.散热片8是由散热铝型材加工而成，传热快，价格低。散热片8通过螺丝固定在工作腔体15上，中间压着半导体片14。半导体片14的两个面通过导热膏分别与工作腔体15和散热片8紧贴，使三者之间能最大限度地传到热量，提高效率；
27.控制电路安装在下罩壳1上且包括开关电源17、控制板和温控器7，温控器7安装在温控固定板9上且温控固定板9采用螺栓与下罩壳1固定连接，左侧板3上还竖直安装有控制板固定板16，控制板固定在控制板固定板16上。
28.进一步改进地，半导体片14设置有若干个且相邻的半导体片14之间留有通风的缝隙，使每个半导体片14的负载均衡，这样在工作是可避免个别半导体片14因为负载大而损坏，从而导致整个控温系统的瘫痪，通过平均分配负载的方式可避免这一情况。半导体片14在工作时将大量热量传给散热片8，再通过二级风扇10将散热片8的热量传到箱体里面，形成一个二级回路，目的是能够将散热片8的热量以最快速度带出来，保证半导体片14的制热面的温度瞬间降低，解决了半导体片14的温度过高，散热过慢导致半导体片14损坏的问题。由二级风扇10带出的热量在主风扇5作用下将热量带到环境中去，在箱体中由于开关电源17、控制电路部分的合理布局，不阻挡风道，使二级风扇10传出的热量又主风扇5直接带出，从而保证了箱体内的温度不会过高，这样整个系统能够稳定的工作。半导体片14的两个面通过导热膏分别与工作腔体15和散热片8紧贴，提高导热效率
29.进一步改进地，温控主体上抬且与下罩壳1之间存在缝隙，缝隙的高度小于支撑柱12的长度，这样控温主体被抬起一个高度，在控温主体中的散热片8下方对应的下罩壳1区域开有多个u型通风槽，这样外部空气可以通过下罩壳11的通风槽在二级风扇10的作用下带走散热片8的温度。
30.进一步改进地，保温棉13包括在工作腔体15的外壁上，保温棉13设置在半导体片
14的外侧，且半导体片14与散热片8贴合的面露出且高出保温棉13，通过严格的保温措施限制工作腔体15与空气之间进行热交换，从而快速的使工作腔体15的温度达到稳定，避免半导体片14长期处于满负荷状态，大大提升了整个装置的稳定性和可靠性。
31.进一步改进地，箱体的进风口设置有三个且分别位于下罩壳1、左侧板3和右侧板4处，进风口位于散热片8的下侧、左侧和右侧。
32.具体地，开关电源17安装在电源固定板18上，电源固定板18的底面与下罩壳1紧贴并采用螺栓固定，开关电源17的高度不超过二级风扇10和主风扇5，这样既保证开关电源17不挡住腔体的风道，又使开关电源17产生的热量能通过下罩壳1带走，极大地提升了整体的散热效率。
33.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。