[發(fā)明專利]熱控設(shè)備及其使用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680052768.0
• 申請日: 2016-07-22
• 公開（公告）號: CN108136401B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 大衛(wèi)·弗洛姆;潘天;馬修·皮奇尼
• 申請（專利權(quán)）人: 塞弗德公司
• 主分類號: B01L7/00
• 分類號: B01L7/00
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11204
• 代理人: 王達(dá)佐;洪欣

1.熱控設(shè)備，其包括：

第一熱電冷卻器，其具有主動面和基準(zhǔn)面；

第二熱電冷卻器，其具有主動面和基準(zhǔn)面；

熱電容器，其設(shè)置在所述第一熱電冷卻器與所述第二熱電冷卻器之間，使得所述第一熱電冷卻器的基準(zhǔn)面通過所述熱電容器與所述第二熱電冷卻器的主動面熱耦合，其中所述熱電容器由熱導(dǎo)材料層形成，所述熱導(dǎo)材料層具有比所述第一熱電冷卻器和第二熱電冷卻器的主動面和基準(zhǔn)面更高的熱導(dǎo)性；

第一溫度傳感器，其被配置為感測所述第一熱電冷卻器的主動面的第一溫度；

第二溫度傳感器，其被配置為感測所述熱電容器的第二溫度；和

控制器，其可操作地耦合至所述第一熱電冷卻器和第二熱電冷卻器中的每一個(gè)，其中所述控制器被配置為操作與所述第一熱電冷卻器并行的所述第二熱電冷卻器，以便當(dāng)所述第一熱電冷卻器的主動面的溫度從初始溫度變化至所需的目標(biāo)溫度時(shí)，提高所述第一熱電冷卻器的效率；

其中所述第一溫度傳感器和第二溫度傳感器與所述控制器耦合，使得所述第一熱電冷卻器和第二熱電冷卻器的操作至少部分基于來自所述第一溫度傳感器和第二溫度傳感器的輸入，

其中所述控制器被配置為根據(jù)初級控制回路操作所述第一熱電冷卻器，所述第一溫度傳感器的輸入提供至所述初級控制回路中，并且所述控制器被配置為根據(jù)次級控制回路操作所述第二熱電冷卻器，所述第二溫度傳感器的輸入提供至所述次級控制回路中，

其中所述初級控制回路被配置為在所述第一熱電冷卻器的加熱模式與冷卻模式之間循環(huán)，在所述加熱模式中，所述第一熱電冷卻器的主動面加熱至升高的目標(biāo)溫度，在所述冷卻模式中，所述第一熱電冷卻器的主動面被冷卻至降低的目標(biāo)溫度，并且并行地，所述次級控制回路被配置為在所述第二熱電冷卻器的加熱模式與冷卻模式之間循環(huán)，并且

其中在所述第二熱電冷卻器的加熱模式與冷卻模式過程中，所述次級控制回路在時(shí)間上領(lǐng)先于或滯后于所述初級控制回路，使得在所述第一和第二熱電冷卻器的并行循環(huán)過程中，所述熱電容器的溫度變化，從而所述熱電容器有利于熱能的受控儲存和釋放，以提高所述第一熱電冷卻器的主動面的熱循環(huán)的速度和效率。

2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述第二溫度傳感器與所述熱電容器的熱導(dǎo)材料熱接觸。

3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述熱電容器是厚度為5 mm或更小的銅層。

4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述熱電容器是厚度為1 mm或更小的銅層。

5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述控制器經(jīng)配置使得所述初級控制回路的帶寬響應(yīng)比所述次級控制回路的帶寬響應(yīng)在定時(shí)時(shí)更快。

6.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述初級控制回路和次級控制回路中的每一個(gè)是閉合回路。

7.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述控制器經(jīng)配置使得所述次級控制回路在加熱與冷卻模式之間切換所述第二熱電冷卻器，之后在加熱與冷卻之間切換所述第一熱電冷卻器，以便熱加載所述熱電容器。

8.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述次級控制回路使所述熱電容器的溫度維持在與所述第一熱電冷卻器的主動面的溫度相差40°C內(nèi)。

9.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述控制器經(jīng)配置使得通過所述第二熱電冷卻器的操作維持所述第一熱電冷卻器的效率，使得用所述第一熱電冷卻器的主動面的加熱和冷卻以10°C/秒或更小的緩變率發(fā)生。

10.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述升高的目標(biāo)溫度是90°C或更大，以及所述降低的目標(biāo)溫度是40°C或更小。

11.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其還包括：

散熱器，其與所述第二熱電冷卻器的基準(zhǔn)面耦合以防止循環(huán)期間的熱逃逸。

12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其從所述第一熱電冷卻器的主動面至所述散熱器的相對表面?zhèn)染哂?0 mm或更小的厚度。