一种带有备用控制系统的半导体制冷冷水机的制作方法

1.本发明涉及冷水机技术领域，具体涉及一种带有备用控制系统的半导体制冷冷水机。


背景技术：

2.冷水机是一种水冷却设备，能提供恒温、恒流、恒压的冷却水。冷水机在工作时需先向机内水箱注入一定量的水，通过冷水机的制冷单元将水冷却，再由水泵将低温冷却水送至需要冷却的设备，冷却水与设备进行热交换并将热量带走，同时水体温度升高，再回流到水箱后，由制冷单元对回流水进行降温冷却，进而达到设备冷却的作用。冷水机在医疗及工业方面有着广泛的应用，但现有的冷水机大多作为独立的冷水设备使用，无法与待冷却设备互联并进行自动控制。传统冷水机的方案有两种：风冷式制冷和压缩式制冷。两种方案各有局限性，风冷式冷水机只能散热不能制冷，温度不可能比环境温度更低；而压缩式制冷需要使用制冷剂，不利于环保。和传统制冷方式相比，半导体制冷具有无传动机构、无制冷剂、直流供电、冷却温差大、精密控温等优点。随着半导体技术的不断发展，半导体制冷片优质系数越来越高，然而现有技术中，半导体制冷冷水机是通过温度传感器来实现精密控温的，当温度传感器出现故障时，冷水机将失效，进而导致待冷却设备温度异常，无法正常工作。例如，中国专利授权公告号：cn205481911u，公开了一种风冷与压缩制冷联合的冷水机组，包括机壳、风冷系统、压缩制冷系统、设置在所述机壳侧端板外部的电控箱，所述电控箱内设有控制元器件，所述风冷系统包括多个风机、水路盘管，多个所述风机均布在所述机壳顶端板中央处；所述压缩制冷系统设有多条并列设置的制冷回路；所述机壳内中部设有水平的隔离板，所述隔离板将所述机壳分为上部的通风室、下部的密闭室；所述控制元器件分别与所述风机系统、电动三通阀、抽水泵、压缩制冷系统导线连接。虽然本实用新型充分利用风冷机组和压缩制冷机组的结构特点，分为上部抽风冷却、下部压缩制冷，结构独特，设计合理，但使用制冷剂，不利于环境保护。


技术实现要素：

3.本发明主要是为了解决现有技术中，风冷式冷水机只能散热不能制冷，压缩式冷水机使用制冷剂不利于环保，以及常规半导体制冷冷水机可靠性不高的问题，提供了一种带有备用控制系统的半导体制冷冷水机，采用半导体制冷片，既可制冷也可制热，实现精密控温；设有备用控制系统，提高可靠性，当温度传感器故障时，冷水机仍然能工作；体积小，使用方便，安全性高。
4.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种带有备用控制系统的半导体制冷冷水机，包括机体，所述机体内设有制冷单元、水箱、水泵、开关电源、电源控制板和与电源控制板电连接的温度传感器，所述制冷单元、水泵和水箱通过水管构成循环水路，所述电源控制板上集成有备用控制系统，所述制冷单元包括由上往下依次设置的第一风扇罩、第一散热器、第一半导体制冷片组、热交换板、
第二半导体制冷片组、第二散热器和第二风扇罩，制冷单元还包括设在热交换板一侧的风扇。本发明利用半导体制冷片的peltier效应，即半导体制冷片在直流电下，既可制冷又可制热，通过改变直流电的极性来决定同一半导体制冷片是制冷还是制热，通过改变直流电的大小来控制制冷/制热的强度，进而实现精密控温，其中，电流极性和大小的改变是通过采用全桥电流换向电路的电源控制板实现的。冷水机在工作时需先向水箱注入一定量的水，通过温度传感器探测回流水的温度，间接反应待冷却设备的温度，当温度传感器测得的温度值大于设定温度值时，电源控制板控制冷水机开启制冷模式，通过冷水机的制冷单元将水冷却，再由水泵将低温冷却水送至需要冷却的设备，冷却水与设备进行热交换，然后回流到水箱，再由制冷单元对回流水进行降温冷却，进而达到设备冷却的作用；当温度传感器测得的温度值小于设定温度值时，电源控制板控制冷水机开启制热模式，通过冷水机的制冷单元将水加热，再由水泵将高温加热水送至需要加热的设备，加热水与设备进行热交换，然后回流到水箱，再由制冷单元对回流水进行升温加热，进而达到设备加热的作用，实现精密控温。根据工厂里使用冷水机的现场经验，一天里每个时间段冷水机是制冷还是制热，以及制冷/制热的强度有一定的规律性，利用这样的规律生成备用控制模型，当温度传感器故障时，通过备用控制模型判断一天里任一时间段冷水机的工作模式，包括制冷还是制热，以及制冷/制热的强度。为了达到这个目的，本发明在电源控制板上集成有备用控制系统，用于生成备用控制模型，当温度传感器故障时，通过备用控制系统生成的备用控制模型控制冷水机的工作模式，避免由于冷水机失效，导致设备温度异常，无法正常工作，提高了冷水机的可靠性。本发明实现制冷和制热的双重效果，进而实现精密控温；通过备用控制系统提高本产品的可靠性；体积小，节能环保，使用方便，可与待冷却设备互联实现自动控制。
5.作为优选，所述备用控制系统包括收集并储存历史数据的数据库、对历史数据进行处理的数据处理单元、备用控制模型生成单元和芯片，所述芯片分别与所述数据库、数据处理单元、备用控制模型生成单元电连接，所述数据库、数据处理单元、备用控制模型生成单元依次电连接。本发明通过温度传感器和电源控制板实现自动控制冷水机的工作模式，当温度传感器故障时，冷水机会失效，导致设备温度异常，无法正常工作，这就降低了冷水机的可靠性。为了解决这个问题，根据工厂里使用冷水机的现场经验，一天里每个时间段冷水机是制冷还是制热，以及制冷/制热的强度有一定的规律性，利用这样的规律在电源控制板上集成一个备用控制系统，备用控制系统包括收集并储存历史数据的数据库、对历史数据进行处理的数据处理单元、备用控制模型生成单元和芯片，所述芯片分别与所述数据库、数据处理单元、备用控制模型生成单元电连接，所述数据库、数据处理单元、备用控制模型生成单元依次电连接。备用控制系统的数据库采集历史数据，历史数据包括每一天每一时间段冷水机的工作模式，工作模式包括制冷还是制热，以及制冷/制热的强度，然后将历史数据传送至数据处理单元，数据处理单元对历史数据进行处理并将处理后的数据传送至备用控制模型生成单元，备用控制模型生成单元通过神经网络学习的方法，先构建一个神经网络，再用处理后的数据训练神经网络生成备用控制模型。当温度传感器故障时，备用控制模型根据输入的实时时刻，输出一天里该时刻对应的冷水机工作模式，然后通过电源控制板控制冷水机按照这种工作模式工作，避免由于冷水机失效，导致设备温度异常，无法正常工作，提高了冷水机的可靠性。
6.作为优选，所述备用控制模型生成单元通过神经网络学习的方法生成备用控制模
型，当温度传感器出现故障时，通过备用控制模型控制冷水机的工作模式。本发明备用控制系统的数据库采集历史数据，历史数据包括每一天每一时间段冷水机的工作模式，工作模式包括制冷还是制热，以及制冷/制热的强度，然后将历史数据传送至数据处理单元，数据处理单元对历史数据进行处理并将处理后的数据传送至备用控制模型生成单元，备用控制模型生成单元通过神经网络学习的方法，先构建一个神经网络，再用处理后的数据训练神经网络生成备用控制模型。当温度传感器故障时，备用控制模型根据输入的实时时刻，输出一天里该时刻对应的冷水机工作模式，然后通过电源控制板控制冷水机按照这种工作模式工作，避免由于冷水机失效，导致设备温度异常，从而无法正常工作，提高了冷水机的可靠性。
7.作为优选，当温度传感器正常工作时，将温度传感器测得的温度值与设定温度值对比，如果测得的温度值大于设定温度值，冷水机通过电源控制板开启制冷模式；如果测得的温度值小于设定温度值，冷水机通过电源控制板开启制热模式。为了实现精密控温，使用之前，通过操作面板输入设定温度值，然后通过温度传感器获得设备的温度值，当温度值高于设定温度值时，需要降温冷却，则冷水机开启制冷模式；当温度值低于设定温度值时，需要升温加热，则冷水机开启制热模式。
8.作为优选，当温度传感器正常工作时，将温度传感器测得的温度差值与设定温度差值对比，如果测得的温度差值大于设定温度差值，冷水机通过电源控制板提高制冷/制热强度；如果测得的温度差值小于设定温度差值，冷水机通过电源控制板降低制冷/制热强度。为了提高冷水机控温的效率并保证节能环保，使用之前，通过操作面板输入设定温度差值，然后通过温度传感器获得设备的温度差值，当温度差值高于设定温度差值时，需要提高冷水机制冷/制热强度；当温度差值低于设定温度差值时，需要降低冷水机制冷/制热强度。
9.作为优选，所述机体由左盖板、后盖板、右盖板、前板、顶板和底板围成，所述前板上部为斜面，所述斜面上设有操作面板，所述左盖板设有进风口，所述进风口后制冷单元前设有过滤网，所述右盖板设有出风口，所述后盖板设有水路接口和电气接口。本发明的机体由左盖板、后盖板、右盖板、前板、顶板和底板围成，前板设有的操作面板为触摸屏，显示温度信息、报警信息等，通过操作面板实现对温度的设定和操控，提高本发明的人机交互性；所述左盖板设有进风口，所述进风口后制冷单元前设有过滤网，用于过滤掉空气中的沙尘，避免影响本产品正常工作；所述后盖板设有水路接口和电气接口，水路接口用于与设备连接，形成循环水路，电气接口包括报警通信接口和外部温度传感器通信接口，用于与外部通信。
10.作为优选，所述水路接口包括出水口、进水口和排水口，所述出水口上设有流速传感器，所述温度传感器设在所述进水口上。本发明的出水口用于输出冷却水或加热水给设备降温或升温，通过在出水口上设置流速传感器，实时监测制冷时出水口的流速，防止出水口出现局部结冰；进水口用于收集回流水，通过在进水口上设置温度传感器，实时监测回流水的温度，间接反映待冷却设备的温度；排水口用于冷水机结束工作后排出废水。
11.作为优选，所述开关电源、电源控制板组成对所述水泵、第一半导体制冷片组、第二半导体制冷片组、操作面板、风扇供电及控制模块。本发明的开关电源和电源控制板组成供电及控制模块，用于对水泵、第一半导体制冷片组、第二半导体制冷片组、操作面板、风扇供电，并控制水泵、第一半导体制冷片组、第二半导体制冷片组、操作面板、风扇工作。本发
明开关电源、电源控制板与制冷单元通过隔板分开，实现电路、水路分离，提高本发明的安全性。
12.作为优选，所述热交换板、第一散热器和第二散热器上分别设有过热保护器。当热交换板、第一散热器或第二散热器温度过高时，过热保护器会自动断开电路，冷水机停止工作，避免发生事故，提高本产品的安全性和自动化程度。
13.作为优选，所述水箱内设有液位传感器。本发明在水箱内设置液位传感器，用于检测水箱内的液位高低，以免水箱内液体过多或过少，当液位传感器检测到水箱溢水或缺水时，操作面板上会显示报警信息。
14.因此，本发明的优点是：（1）采用半导体制冷片，实现制冷和制热的双重效果，进而实现精密控温；（2）设有备用控制系统，当温度传感器故障时，冷水机还能工作，提高了冷水机的可靠性；（3）通过温度传感器和电源控制板，与待冷却设备互联实现自动化控温；（4）体积小，使用方便，节能环保，安全性高。
附图说明
15.图1是本发明的爆炸图。
16.图2是本发明的局部结构示意图。
17.图3是本发明备用控制系统的结构示意图。
18.图4是本发明制冷单元的结构示意图。
19.1、机体 2、制冷单元 3、水箱 4、水泵 5、开关电源 6、电源控制板 7、水管 8、备用控制系统 9、左盖板 10、后盖板 11、右盖板 12、前板 13、顶板 14、底板 15、操作面板 16、进风口 17、过滤网 18、出风口 19、出水口 20、进水口 21、排水口 22、过热保护器 23、隔板 201、第一风扇罩 202、第一散热器 203、第一半导体制冷片组 204、热交换板 205、第二半导体制冷片组 206、第二散热器 207、第二风扇罩 208、风扇 801、数据库 802、数据处理单元 803、备用控制模型生成单元804、芯片。
具体实施方式
20.下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。
21.如图1
‑
4所示，一种带有备用控制系统的半导体制冷冷水机，包括机体1，机体1内设有制冷单元2、水箱3、水泵4、开关电源5、电源控制板6和与电源控制板6电连接的温度传感器，制冷单元2、水泵4和水箱3通过水管7构成循环水路，电源控制板6上集成有备用控制系统8，制冷单元2包括由上往下依次设置的第一风扇罩201、第一散热器202、第一半导体制冷片组203、热交换板204、第二半导体制冷片组205、第二散热器206和第二风扇罩207，制冷单元2还包括设在热交换板204一侧的风扇208。本发明利用半导体制冷片的peltier效应，即半导体制冷片在直流电下，既可制冷又可制热，通过改变直流电的极性来决定同一半导体制冷片是制冷还是制热，通过改变直流电的大小来控制制冷/制热的强度，进而实现精密控温，其中，电流极性和大小的改变是通过采用全桥电流换向电路的电源控制板6实现的。冷水机在工作时需先向水箱3注入一定量的水，通过温度传感器探测回流水的温度，间接反
应待冷却设备的温度，当温度传感器测得的温度值大于设定温度值时，电源控制板6控制冷水机开启制冷模式，通过冷水机的制冷单元2将水冷却，再由水泵4将低温冷却水送至需要冷却的设备，冷却水与设备进行热交换，然后回流到水箱3，再由制冷单元2对回流水进行降温冷却，进而达到设备冷却的作用；当温度传感器测得的温度值小于设定温度值时，电源控制板6控制冷水机开启制热模式，通过冷水机的制冷单元2将水加热，再由水泵4将高温加热水送至需要加热的设备，加热水与设备进行热交换，然后回流到水箱3，再由制冷单元2对回流水进行升温加热，进而达到设备加热的作用，实现精密控温。根据工厂里使用冷水机的现场经验，一天里每个时间段冷水机是制冷还是制热，以及制冷/制热的强度有一定的规律性，利用这样的规律生成备用控制模型，当温度传感器故障时，通过备用控制模型判断一天里任一时间段冷水机的工作模式，包括制冷还是制热，以及制冷/制热的强度。为了达到这个目的，本发明在电源控制板6上集成有备用控制系统8，用于生成备用控制模型，当温度传感器故障时，通过备用控制系统8生成的备用控制模型控制冷水机的工作模式，避免由于冷水机失效，导致设备温度异常，无法正常工作。
22.如图3所示，备用控制系统8包括收集并储存历史数据的数据库801、对历史数据进行处理的数据处理单元802、备用控制模型生成单元803和芯片804，芯片804分别与数据库801、数据处理单元802、备用控制模型生成单元803电连接，数据库801、数据处理单元802、备用控制模型生成单元803依次电连接。本发明通过温度传感器和电源控制板6实现自动控制冷水机的工作模式，当温度传感器故障时，冷水机会失效，导致设备温度异常，无法正常工作，这就降低了冷水机的可靠性。为了解决这个问题，根据工厂里使用冷水机的现场经验，一天里每个时间段冷水机是制冷还是制热，以及制冷/制热的强度有一定的规律性，利用这样的规律在电源控制板6上集成一个备用控制系统8，备用控制系统8包括收集并储存历史数据的数据库801、对历史数据进行处理的数据处理单元802、备用控制模型生成单元803和芯片804，芯片804分别与数据库801、数据处理单元802、备用控制模型生成单元803电连接，数据库801、数据处理单元802、备用控制模型生成单元803依次电连接。备用控制系统8的数据库801采集历史数据，历史数据包括每一天每一时间段冷水机的工作模式，工作模式包括制冷还是制热，以及制冷/制热的强度，然后将历史数据传送至数据处理单元802，数据处理单元802对历史数据进行处理并将处理后的数据传送至备用控制模型生成单元803，备用控制模型生成单元803通过神经网络学习的方法，先构建一个神经网络，再用处理后的数据训练神经网络生成备用控制模型。当温度传感器故障时，备用控制模型根据输入的实时时刻，输出一天里该时刻对应的冷水机工作模式，然后通过电源控制板6控制冷水机按照这种工作模式工作，避免由于冷水机失效，导致设备温度异常，无法正常工作。
23.备用控制模型生成单元803通过神经网络学习的方法生成备用控制模型，当温度传感器出现故障时，通过备用控制模型控制冷水机的工作模式。本发明备用控制系统8的数据库801采集历史数据，历史数据包括每一天每一时间段冷水机的工作模式，工作模式包括制冷还是制热，以及制冷/制热的强度，然后将历史数据传送至数据处理单元802，数据处理单元802对历史数据进行处理并将处理后的数据传送至备用控制模型生成单元803，备用控制模型生成单元803通过神经网络学习的方法，先构建一个神经网络，再用处理后的数据训练神经网络生成备用控制模型。当温度传感器故障时，备用控制模型根据输入的实时时刻，输出一天里该时刻对应的冷水机工作模式，然后通过电源控制板6控制冷水机按照这种工
作模式工作，避免由于冷水机失效，导致设备温度异常，从而无法正常工作，提高了冷水机的可靠性。
24.当温度传感器正常工作时，将温度传感器测得的温度值与设定温度值对比，如果测得的温度值大于设定温度值，冷水机通过电源控制板6开启制冷模式；如果测得的温度值小于设定温度值，冷水机通过电源控制板6开启制热模式。为了实现精密控温，使用之前，通过操作面板15输入设定温度值，然后通过温度传感器获得设备的温度值，当温度值高于设定温度值时，需要降温冷却，则冷水机开启制冷模式；当温度值低于设定温度值时，需要升温加热，则冷水机开启制热模式。
25.当温度传感器正常工作时，将温度传感器测得的温度差值与设定温度差值对比，如果测得的温度差值大于设定温度差值，冷水机通过电源控制板6提高制冷/制热强度；如果测得的温度差值小于设定温度差值，冷水机通过电源控制板6降低制冷/制热强度。为了提高冷水机控温的效率并保证节能环保，使用之前，通过操作面板15输入设定温度差值，然后通过温度传感器获得设备的温度差值，当温度差值高于设定温度差值时，需要提高冷水机制冷/制热强度；当温度差值低于设定温度差值时，需要降低冷水机制冷/制热强度。
26.如图1所示，机体1由左盖板9、后盖板10、右盖板11、前板12、顶板13和底板14围成，前板12上部为斜面，斜面上设有操作面板15，左盖板9设有进风口16，进风口16后制冷单元2前设有过滤网17，右盖板11设有出风口18，后盖板10设有水路接口和电气接口。本发明的机体1由左盖板9、后盖板10、右盖板11、前板12、顶板13和底板14围成，前板12设有的操作面板15为触摸屏，显示温度信息、报警信息等，通过操作面板15实现对温度的设定和操控，提高本发明的人机交互性；左盖板9设有进风口16，进风口16后制冷单元2前设有过滤网17，用于过滤掉空气中的沙尘，避免影响本产品正常工作；后盖板10设有水路接口和电气接口，水路接口用于与设备连接，形成循环水路，电气接口包括报警通信接口和外部温度传感器通信接口，用于与外部通信。
27.如图1所示，水路接口包括出水口19、进水口20和排水口21，出水口19上设有流速传感器，温度传感器设在进水口20上。本发明的出水口19用于输出冷却水或加热水给设备降温或升温，通过在出水口19上设置流速传感器，实时监测制冷时出水口19的流速，防止出水口19出现局部结冰；进水口20用于收集回流水，通过在进水口20上设置温度传感器，实时监测回流水的温度，间接反映待冷却设备的温度；排水口21用于冷水机结束工作后排出废水。
28.如图1所示，开关电源5、电源控制板6组成对水泵4、第一半导体制冷片组203、第二半导体制冷片组205、操作面板15、风扇208供电及控制模块。本发明的开关电源5和电源控制板6组成供电及控制模块，用于对水泵4、第一半导体制冷片组203、第二半导体制冷片组205、操作面板15、风扇208供电，并控制水泵4、第一半导体制冷片组203、第二半导体制冷片组205、操作面板15、风扇208工作。本发明开关电源5、电源控制板6与制冷单元2通过隔板23分开，实现电路、水路分离，安全性高。
29.如图1
‑
2所示，热交换板204、第一散热器202和第二散热器206上分别设有过热保护器22。当热交换板204、第一散热器202或第二散热器206温度过高时，过热保护器22会自动断开电路，冷水机停止工作，避免发生事故。
30.水箱3内设有液位传感器。本发明在水箱3内设置液位传感器，用于检测水箱3内的
液位高低，以免水箱3内液体过多或过少，当液位传感器检测到水箱3溢水或缺水时，操作面板15上会显示报警信息。