[發(fā)明專利]集冷、熱式磁力攪拌反應(yīng)器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310401001.2
• 申請日: 2013-09-06
• 公開（公告）號: CN103464074A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭艷輝;馬曉華
• 申請（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號: B01J19/18
• 分類號: B01J19/18;B01F13/08;B01F15/06
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;王潔平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于物料溫度控制及攪拌技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種集成了半導(dǎo)體制冷元件與磁力攪拌的裝置。?

背景技術(shù)

溫控與攪拌是許多領(lǐng)域科研及生產(chǎn)中的重要操作，在應(yīng)用中往往需要同時進(jìn)行。目前已開發(fā)了多種集成溫度控制與攪拌的設(shè)備，并已廣泛應(yīng)用于用于各大中院校，環(huán)保，科研，衛(wèi)生防疫站，石油，化工，醫(yī)療等單位，是現(xiàn)代化化學(xué)、化工、材料、生物等實(shí)驗(yàn)室的必備儀器。

溫度控制有加熱與制冷兩種操作，每一類操作均有多種實(shí)現(xiàn)方法。加熱按生成熱量方式不同有化學(xué)加熱，電加熱（電阻加熱、感應(yīng)加熱、電弧加熱、電子束加熱、紅外線加熱等），輻射加熱，物理摩擦加熱等。制冷方面，主要有壓縮式制冷，吸收式制冷和半導(dǎo)體制冷三種方式。目前所開發(fā)的溫控磁力攪拌設(shè)備中的溫控模式大多只具有加熱或制冷一種操作，其中具有制冷功能的設(shè)備相對較少而且價格偏高。然而實(shí)際應(yīng)用中，常常會遇到相對較復(fù)雜的溫控要求，需要用到加熱及制冷兩種操作，受儀器限制常規(guī)的設(shè)備僅能進(jìn)行加熱或制冷一項(xiàng)操作，使物料控溫范圍受到限制（如加熱設(shè)備，只能在高于當(dāng)前溫度使用，制冷設(shè)備在低于當(dāng)前溫度使用），同一臺設(shè)備難于滿足復(fù)雜控溫需要（如工藝中存在高于室溫及低于室溫操作）。少數(shù)綜合加熱及制冷功能的溫控設(shè)備，主要為分立式的，即由兩種不同的加熱制冷方式整合而來，設(shè)備使用不便，價格較高。使用單一的設(shè)備同時完成加熱、制冷功能對溫度的控制及設(shè)備的高效使用有現(xiàn)實(shí)意義。

半導(dǎo)體溫控技術(shù)是綜合加熱及制冷功能于一體的新型溫控技術(shù)。其工作是基于帕爾帖原理，即當(dāng)兩種不同的導(dǎo)體A和B組成的電路且通有直流電時，在接頭處除焦耳熱以外還會釋放出某種其它的熱量，而另一個接頭處則吸收熱量，且帕爾帖效應(yīng)所引起的這種現(xiàn)象是可逆的，改變電流方向時，放熱和吸熱的接頭也隨之改變，吸收和放出的熱量與電流強(qiáng)度成正比，得到實(shí)際應(yīng)用的溫差電制冷器件多是由半導(dǎo)體材料制成的。

使用導(dǎo)體制冷、加熱有許多獨(dú)特之處。在制冷方面與壓縮制冷和吸收制冷相比，半導(dǎo)體制冷的特點(diǎn)是：尺寸易控，可以制成體積不到1厘米的制冷器；重量輕，微型制冷器往往能夠小到只有幾克或幾十克；無機(jī)械傳動部分，工作中無噪音；無液、氣工作介質(zhì)，不污染環(huán)境；制冷參數(shù)不受空間方向以及重力影響，在大的機(jī)械過載條件下，能夠正常地工作;?通過調(diào)節(jié)工作電流的大小，可方便調(diào)節(jié)制冷速率；通過切換電流方向，可使制冷器從制冷狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橹茻峁ぷ鳡顟B(tài)；作用速度快，使用壽命長，且易于控制等特點(diǎn)。與常規(guī)的簡單水冷相比更具有明顯優(yōu)勢，使用溫度范圍寬且可控，設(shè)備搭建無需考慮供水排水系統(tǒng)，使用時不需消耗大量水資源等。使用該技術(shù)主要是進(jìn)行致冷操作，進(jìn)行加熱相對較少，但該加熱方式作為一種電加熱方式，相比常用的電阻加熱，在合適的加熱范圍內(nèi)，除具有相當(dāng)?shù)目販匦Ч猓€具有能源利用率高的特點(diǎn)，其產(chǎn)熱量始終高于電流通過元件的焦耳熱，因此綜合開發(fā)應(yīng)用半導(dǎo)體致冷、加熱功能在溫度控制及能源有效利用方面均有實(shí)用價值。

目前基于半導(dǎo)體元件加熱制冷的開發(fā)也廣泛開展，諸多基于半導(dǎo)體制冷的發(fā)明，如小型空調(diào)，加熱制冷杯/盤，車/機(jī)載冰箱，冷熱飲水機(jī)，控溫床墊、帽、鼠標(biāo)、手套，恒溫箱，小型水冷機(jī)，CPU及其它電子設(shè)備散熱，LED照明制冷系統(tǒng)等已走入人們的生活，為生活與生產(chǎn)帶來了許多便利。但上述發(fā)明中多數(shù)為使用半導(dǎo)體制冷元件直接加熱或制冷，僅少數(shù)綜合了兩種功能。綜合利用半導(dǎo)體熱電材料加熱、制冷功能進(jìn)行溫度控制具有創(chuàng)新性與實(shí)用性。此外，進(jìn)一步集成攪拌功能的設(shè)備很少。

磁力攪拌是利用磁場和漩渦的原理，使用旋轉(zhuǎn)磁場驅(qū)動攪拌液體中的攪拌子，進(jìn)而帶動容器內(nèi)液體漩渦，從而達(dá)到物料攪拌的目的。相比于其它攪拌方式，磁力攪拌具有如下優(yōu)點(diǎn)：噪音小，調(diào)速平穩(wěn)，耐熱、耐磨、耐腐蝕，可在密閉的容器中進(jìn)行調(diào)混工作。因此在粘稠度不大的液體或者固液混合物的攪拌方面使用時十分理想與方便。再者，該方法還可系統(tǒng)集成輔助加熱裝置。因此，將磁力攪拌與半導(dǎo)體溫控集成可以同時實(shí)現(xiàn)加熱、制冷、攪拌操作，將極大地方便需要同時進(jìn)行攪拌和溫控的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、具備加熱制冷功能的集冷、熱式磁力攪拌反應(yīng)器。

本發(fā)明提供的集冷、熱式磁力攪拌反應(yīng)器，包括反應(yīng)器，溫度控制裝置和攪拌控制裝置。所述反應(yīng)器由反應(yīng)室、中間保溫夾層和外部保護(hù)殼組成；反應(yīng)室與溫度控制裝置相連，由其控制溫度；溫度控制裝置包括半導(dǎo)體致冷片，散熱/冷組件，溫度控制、顯示儀和熱電偶；所述半導(dǎo)體致冷片一面和反應(yīng)室緊密結(jié)合，另一面和散熱/冷組件相粘結(jié)；所述溫度控制、顯示儀連有熱電偶，并控制半導(dǎo)體致冷片工作，所述熱電偶置于反應(yīng)室中或物料內(nèi)。