[發明專利]一種熱傳遞方向控制裝置及控制方法

在審

• 申請號: 201811328122.8
• 申請日: 2018-11-08
• 公開（公告）號: CN109405344A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 曾立民;況彩菱
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: F25B21/02
• 分類號: F25B21/02
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理有限公司 11360
• 代理人: 黃鳳茹

1.一種熱傳遞方向控制裝置，包括半導體制熱制冷組件、冷源、VOCs吸附解吸管；冷源、半導體制熱制冷組件和VOCs吸附解吸管依次緊靠一起；

半導體制熱制冷組件包括PN半導體層、熱片、冷片、導熱片、密封材料；

PN半導體層包括P型半導體、N型半導體和導流體；P型半導體和N型半導體交替排列；由導流體連接P型半導體和N型半導體，使得一側電流均由P型半導體流向N型半導體，另一側電流均由N型半導體流向P型半導體；電流由P型半導體流向N型半導體的一側為熱片，電流由N型半導體流向P型半導體的一側為冷片；

所述半導體制熱制冷組件靠近冷源的一側為冷片；半導體制熱制冷組件靠近VOCs吸附解吸管的一側為熱片；

熱片、冷片和導熱片均由導熱良好但不導電的特殊材料制成。

2.如權利要求1所述熱傳遞方向控制裝置，其特征是，所述半導體制熱制冷組件中的PN半導體層、熱片、冷片和導熱片均為多個；多個PN半導體層之間由導熱片分隔開；多個PN半導體層的兩端分別被冷片和熱片緊密貼合。

3.如權利要求2所述熱傳遞方向控制裝置，其特征是，多個PN半導體層為并聯連接；PN半導體層的數量根據所需溫差確定。

4.如權利要求1所述熱傳遞方向控制裝置，其特征是，PN半導體層與冷片、熱片、導熱片之間均采用密封材料進行密封。

5.如權利要求4所述熱傳遞方向控制裝置，其特征是，密封材料采用耐高溫材料。

6.如權利要求1所述熱傳遞方向控制裝置，其特征是，密封材料采用硅膠。

7.如權利要求1所述熱傳遞方向控制裝置，其特征是，熱片、冷片和導熱片均采用導熱良好但不導電的陶瓷材料。

8.一種熱傳遞方向控制方法，在VOCs在線監測系統中，通過設置熱傳遞方向控制裝置，控制冷阱和熱解吸裝置之間的熱傳遞方向；所述熱傳遞方向控制裝置包括半導體制熱制冷組件、冷源和VOCs吸附解吸管；

包括如下步驟：

1)將冷源、半導體制熱制冷組件和VOCs吸附解吸管依次緊靠一起；半導體制熱制冷組件包括PN半導體層、熱片、冷片、導熱片、密封材料；PN半導體層包括P型半導體、N型半導體和導流體；

2)將P型半導體和N型半導體交替排列；由導流體連接P型半導體和N型半導體，使得一側電流均由P型半導體流向N型半導體，另一側電流均由N型半導體流向P型半導體；電流由P型半導體流向N型半導體的一側為熱片，電流由N型半導體流向P型半導體的一側為冷片；

3)將多個PN半導體層并聯連接；每個PN半導體層的兩端分別被冷片和熱片緊密貼合；PN半導體層與冷片、熱片、導熱片之間均采用密封材料進行密封；

4)在VOCs超低溫冷凍捕集時，執行如下操作：

半導體制熱制冷組件不接入電流；冷源的溫度通過半導體制熱制冷組件傳導到VOCs吸附解吸管；

此時VOCs吸附解吸管不加熱，管內達到冷源溫度，VOCs捕集吸附在管內；

5)在熱解吸時，執行如下操作：

VOCs吸附解吸管和半導體制熱制冷組件都接入電源，處于工作狀態；

加熱VOCs吸附解吸管；

半導體制熱制冷組件接入電源后靠近VOCs吸附解吸管的一側為熱片，產生熱量溫度升高；靠近冷源的一側為冷片，吸收熱量溫度降低；從而使得VOCs吸附解吸管和冷源的溫度互相沒有影響；

通過上述步驟，實現熱傳遞方向的控制。