[實用新型]半導體制冷性能實驗裝置

無效

• 申請號: 200820039267.1
• 申請日: 2008-08-19
• 公開（公告）號: CN201266139Y
• 公開（公告）日: 2009-07-01
• 發明（設計）人: 王鐵軍;李彥軍
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G01M19/00
• 分類號: G01M19/00;G09B25/02
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司
• 代理人: 何梅生

技術領域

本實用新型涉及教學實驗裝置，更具體地說是一種半導體制冷性能實驗裝置。

背景技術

半導體制冷盡管其效率較低，但使用空間不受限制、改變直流電源的流動方向即可方便地實現制冷與制熱的切換、控制方式簡單、可靠性高、無污染、綠色環保，尤其是在CFCs由于環保的問題被禁用的情況下，在駕駛室、手術室、密閉空間等特殊場合中，環保、可微型化的半導體制冷相比于壓縮式制冷裝置有著無法替代的優勢。

實際的半導體制冷器件是由多個基本熱電偶通過串聯或并聯的連接方式組成，實現所需的溫度和冷量。半導體制冷是制冷與低溫工程學科的教學內容之一，但是，現有的半導體制冷性能實驗裝置只能基于標準工況對半導體熱堆進行性能檢測，功能單一。

迄今還沒有一種便捷而低成本的多功能半導體制冷實驗裝置。

實用新型內容

本實用新型是為避免上述現有技術所存在的不足之處，提供一種半導體制冷性能實驗裝置，來滿足不同工況的半導體制冷性能測試、研究和教學實驗的需要。

本實用新型解決技術問題采用如下技術方案：

本實用新型半導體制冷性能實驗裝置的結構特點是其具有：

一半導體熱堆，半導體熱堆的冷端吸熱器置于封閉的冷箱中，熱端置于冷卻水箱，冷卻水箱中通入有循環冷卻水；

一直流穩壓電源，以所述直流穩壓電源為半導體熱堆提供工作電壓，在所述半導體熱堆的電源回路中設置由電壓表V和電流表A，并在所述冷箱中設置熱電偶構成的測量系統；

一控制電路，由PLC可編程控制器和MOS開關管構成，以所述熱電偶為控制電路的信號檢測器件，以所述MOS開關管為控制電路的執行器件；

一計算機，所述計算機通過RS232端口與PLC可編程控制器連接，分別采集系統中的檢測數據和設定數據。

本實用新型的結構特點也在于設置冷箱具有內膽，所述內膽是以鋁材為導熱底板，所述導熱底板與半導體熱堆的冷端以及冷端吸熱器的底面形成相互貼合的傳熱面。

與已有技術相比，本實用新型的有益效果體現在：

1、本實用新型可自主設計半導體制冷系統，獲得所需的低溫環境。包括：改變冷箱容積大小觀測不同容積相同制冷片對冷箱制冷性能的影響；改變冷卻水流量，觀察不同換熱情況下制冷空間的溫度分布曲線；利用焓差實驗室改變環境溫度，觀察不同環境溫度下制冷空間的降溫情況；改變半導體輸入電壓，從而改變輸入電流的大小，觀測冷端和制冷空間溫度的變化情況；半導體器件不同的安裝工藝對制冷性能的影響；空載和有載狀態下冷端溫度的變化；無外加負載和有外加負載時制冷空間的溫度分布；不同散熱器的情況下，熱電堆數目對實驗的影響；改變半導體制冷器電流輸入方向，對冷箱進行制熱。觀測制熱性能。

2、本實用新型在導熱底板與半導體熱堆的冷端以及冷端吸熱器的底面形成相互間直接貼合的傳熱面，并且采用水冷強制散熱使傳熱快速可靠，可以保證作為實驗裝置的可靠性，極大地有利于提高實驗效果和速度。

3、本實用新型可實現運行參數的自動控制和采集。

4、本實用新型中由冷端吸熱器和冷卻水箱構成的散熱器器件可以設置為不同大小的兩種規格，針對兩只熱電堆采用大規格散熱器件；而針對一只熱電堆采用小規格散熱器件。

5、本實用新型可以大大提高對熱電堆的教學效果，也可以大大有助于對熱電堆的深入研究。

6、本實用新型結構簡單成本低，可以在教學中作為學生常規的實驗儀器。

附圖說明

圖1為本實用新型結構示意圖。

圖中標號：1交流電源開關、2電源保險、3直流穩壓電源、4直流電源開關、5濾波電容、6冷卻水箱、7半導體熱堆、8冷箱、9導熱底板、10熱電偶、11冷端吸熱器、12水閥、13為MOS開關管、14為PLC可編程控制器、15計算機。

以下通過具體實施方式，結合附圖對本實用新型作進一步說明。

具體實施方式

參見附圖，本實施例中的結構設置為半導體熱堆7的冷端吸熱器11置于封閉的冷箱8中，熱端置于冷卻水箱6，冷卻水箱6中以水閥12通入有循環冷卻水；

具體實施中，設置冷箱8具有內膽，內膽是以鋁材為導熱底板9，導熱底板9與半導體熱堆7的冷端以及冷端吸熱器11的底面形成相互貼合的傳熱面，內膽與冷箱的外殼之間以隔熱的聚氨酯發泡材料填充，半導體熱堆7通過冷端吸熱器11在冷箱8中進行熱交換，這種形式傳熱可靠快速，可以保證實驗數據的準確性，有效提高實驗速度。