專利名稱:半導(dǎo)體恒溫變溫裝置的制作方法
本發(fā)明涉及一種提供一定范圍恒定、可變的溫度裝置。國際專利分類號F27D 11/02目前，在國內(nèi)外為科研和生產(chǎn)提供恒溫和可變溫度的裝置雖然品種繁多，但按其性能，歸納起來大致有三類一、僅能在室溫基礎(chǔ)上升溫，如通常用的恒溫水浴裝置，恒溫培養(yǎng)箱裝置如1977年的一份美國專利(UNIFORM TEMPERATURE INCUBATOR)其專利號為4，039，775。還有電熱烘箱等都是在電阻絲加熱的基礎(chǔ)上進(jìn)行恒溫控制的。
又如西德LEITZ公司生產(chǎn)的一種倒置顯微鏡因其質(zhì)量高而價(jià)格昂貴，說明書注明具有自動控溫性能，實(shí)際上只能升溫控溫。該公司生產(chǎn)的偏光顯微鏡其配件之一，顯微鏡控溫載物臺，也只能是以室溫為基礎(chǔ)的升溫控制。
二、僅能降溫，如冰箱、冷凍機(jī)和液氮等化學(xué)制劑的制冷裝置，都只能是在室溫基礎(chǔ)上的降溫。
二、將一、二兩類都合拼在一個裝置里，以實(shí)現(xiàn)在室溫基礎(chǔ)上既能升溫又能降溫的恒溫控制裝置，如1978年一份美國專利(HEATING-COOLING CONTROL SYSTEM)其專利號為4，083，397;1981年美國的另一份專利(ELECTRONIC THERMOSTATIC CONTROL FOR A HEAT/COOL ROOM AIR CONDITIONING SYSTEM)其專利號為4，290，481。這兩個專利都具有冷熱控制裝置，但它們所用的制冷源仍為空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)，熱源仍為電阻絲加熱控制系統(tǒng)。因此它的體積龐大笨重，造價(jià)昂貴，制冷的空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)工作時(shí)噪音和振動都在所難免，所有這些對只要求一定范圍控溫是不宜采用的。
本發(fā)明的目的就是要提供一種裝置，使在同一設(shè)備中，在任何室溫條件下均能提供-10℃-+60℃連續(xù)可變的溫度環(huán)境，即在室溫下既可升溫至高于室溫的溫度，又可降溫至低于室溫的溫度。本發(fā)明不采用上述常規(guī)用的熱源，冷源裝置，而是采用物理學(xué)中帕爾帖效應(yīng)原理制作的電堆為熱源或冷源來實(shí)現(xiàn)的。
帕爾帖效應(yīng)是當(dāng)電流通過由N型和P型兩種半導(dǎo)體所組成的電堆時(shí)，電堆的一面吸收熱量(致冷)，電堆的另一面放出熱量(致熱)，如改變通過電流的方向，電堆的致冷面與致熱面也相應(yīng)對換，這樣只需固定電堆的一端為工作端(為樣品提供熱源或冷源的那一端)需要升溫或降溫時(shí)，只需搬動電流流向轉(zhuǎn)換開關(guān)，改變電流流向即可。調(diào)溫速度則通過電流調(diào)節(jié)電路控制流過電堆電流的大小來實(shí)現(xiàn)控制的。
本發(fā)明的工作原理，根據(jù)工作原理框圖附圖1所示，對照框圖說明如下電源220V經(jīng)整流濾波輸出直流電流，經(jīng)電流調(diào)節(jié)電路和控溫接點(diǎn)到控溫轉(zhuǎn)換開關(guān)，該開關(guān)具有“致冷”和“致熱”兩位置，工作時(shí)如需升溫，則將控溫轉(zhuǎn)換開關(guān)置至“致熱”端，電流流過電堆后，電堆的工作面放出熱量;反之將控溫轉(zhuǎn)換開關(guān)置至“致冷”端，工作面即致冷放出冷量。為使電堆兩面(工作面與非工作面)有足夠的溫差，以供出更多的冷量，在非工作面可采用水箱散熱。此外產(chǎn)冷量在一定范圍內(nèi)還與流過電流成正比，故通過可控硅控制電流的大小，即可改變調(diào)溫速度。附圖1框圖中所涉及的各種電路，在電子線路中均屬成熟電路，可根據(jù)精度要求任選合適的電路配合工作。
附圖二為本發(fā)明采用的電路圖。
本發(fā)明利用上述原理設(shè)計(jì)了五種不同用途的裝置，結(jié)合附圖對各裝置進(jìn)行說明實(shí)施例1半導(dǎo)體變換恒溫罩裝置，附圖3所示，為該裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。本裝置為一長方形的六面體結(jié)構(gòu)18，無底面，其中正面1，頂面2，后面3，與正面內(nèi)層1′，上面內(nèi)層2′，后面內(nèi)層3′用絕熱材料如有機(jī)玻璃制成兩層間保持一定空間的密封夾層體。以獲得較好保溫條件。六形體的右側(cè)面為金屬水箱5，供散熱用。右側(cè)電堆對7(P.N對)的非工作端用絕緣導(dǎo)電膠粘在右側(cè)金屬水箱5的內(nèi)表面6上，右側(cè)電堆的另一面為工作面，該面用導(dǎo)熱絕緣膠粘合在一塊金屬散熱片8上;六形體的左側(cè)面為金屬水箱9，左側(cè)電堆對11用絕緣導(dǎo)電膠粘在左側(cè)金屬水箱9的內(nèi)表面10上，左側(cè)電堆的另一面為工作面，該面用導(dǎo)熱絕緣膠粘合在一塊金屬散熱片8上;六形體的左側(cè)面為金屬水箱9，左側(cè)電堆對11用絕緣導(dǎo)電膠粘在左側(cè)金屬水箱9的內(nèi)表面10上，左側(cè)電堆的另一面為工作面，該面用導(dǎo)熱絕緣膠粘合在一塊金屬散熱電或散冷電12上，這樣構(gòu)成六形體的左側(cè)面和右側(cè)面既可“致冷”又可“致熱”在該六形體放置在平面上時(shí)，空底面與平面一起構(gòu)成一個封閉保溫的六面體結(jié)構(gòu)，在本裝置中的正面1的兩層夾板上開操作孔13，物孔14，物孔可供顯微鏡鏡筒由此伸出;并有操作孔蓋15，物孔蓋16，操作孔蓋15和物孔蓋16用鉸鏈17固定。使用本裝置時(shí)專用電源及控溫測溫電路均，調(diào)節(jié)指示于要求的刻度，置感溫探頭于該裝置內(nèi)，如要求起始溫度低于室溫，則把控溫轉(zhuǎn)向開關(guān)置于“致冷”，電堆工作面立即提供冷源，同時(shí)接通水箱供水，使電堆的非工作面散熱，當(dāng)要求該裝置內(nèi)提供高于室溫的溫度時(shí)，只需把控溫轉(zhuǎn)向開關(guān)置“致熱”，電堆工作而提供熱源，由于控溫體積小，又采取了兩側(cè)面同時(shí)由散熱片擴(kuò)散溫度的措施，故調(diào)溫速度快。
本裝置除能簡單方便的提供從低到高連續(xù)可調(diào)的溫度環(huán)境，而且使用也較靈活，可將操作對象、觀測樣品置于罩內(nèi)，既可從外部觀看，也可經(jīng)操作孔操作處理，還可置入顯微鏡從物孔引出鏡筒觀測。當(dāng)本罩子罩于某一區(qū)域時(shí)，要求底部平整，為密合可墊泡沫塑料或涂以真孔脂，以保溫。
實(shí)施例2顯微鏡半導(dǎo)體控溫載物臺30，附圖4為該裝置的示意圖。
本裝置的構(gòu)成水箱19的底面20與電堆對22的非工作面21粘合在一起，電堆對22的工作面23粘合在控溫板24上，控溫板24為銅板或鋁板，板面刷有絕緣物質(zhì)?？販匕迳祥_園孔或橢園孔25，作為在觀察顯微鏡時(shí)能使光源透過的孔。在園孔或橢園孔25的兩邊對應(yīng)開有一凹陷小槽26，此外;在控溫板上還有一測溫溫度計(jì)27和感溫元件熱敏電阻28以監(jiān)視該裝置工作時(shí)的溫度。
本裝置應(yīng)用于普通顯微鏡的載物臺上，能使其控溫調(diào)溫，對生物學(xué)、醫(yī)學(xué)，化學(xué)分析進(jìn)行物質(zhì)的相變點(diǎn)，熔點(diǎn)、細(xì)胞電泳、細(xì)胞培養(yǎng)等觀測分析、拍照、錄象等方面都有很好的作用。
實(shí)施例3，儀器局部調(diào)溫裝置及冷瓶，附圖五為該裝置的示意圖。
本實(shí)施例所指的儀器局部調(diào)溫裝置36，用于分光光度計(jì)比色器上的控溫裝置，分光光度計(jì)用于化工、冶金、環(huán)保、勞動衛(wèi)生、藥品檢驗(yàn)等許多領(lǐng)域，但由于儀器本身不能控制比色器溫度，影響了使用的范圍和測量效果，本裝置的構(gòu)成，本電堆32的工作面33與底散熱片31連接，而電堆32的非工作面34則與上散熱片35連接。本裝置的非工作端也采用散熱片主要是用自然風(fēng)冷，使非工作面與工作面有足夠的溫差，因此本裝置除用于分光光度計(jì)上局部控溫以外，也適用于其它要求局部控溫的設(shè)備，如把電堆32的工作面33連接的散熱片用泡沫塑料等絕熱材料嵌合做成園形，裝于普通冰棒瓶上作蓋，以電瓶供給直流電源即可做成攜帶式冷瓶，這種冷瓶可用于攜帶核乳膠，保存手術(shù)室用的材料，器官，也可作牲畜人工授精的精子保存器，以及各種實(shí)驗(yàn)用的活細(xì)胞等。
實(shí)施例4半導(dǎo)體變溫盒，如附圖6該變溫盒的整體示意圖46。
本發(fā)明的構(gòu)成，電堆40的底面即作工作面41與水箱頂面37連接，水箱散熱水的進(jìn)水口38出水口39用于使水箱內(nèi)水循環(huán)流動;電堆40的工作面42與金屬采溫盒44的底板43連接，45為該采溫盒蓋子，關(guān)閉盒蓋時(shí)，使該采溫盒內(nèi)的溫度保持恒定的環(huán)境。
該半導(dǎo)體變溫盒可用于生物學(xué)、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的染色體制片技術(shù)，對生物樣品的烤片、石蠟切片后的展片等效果也較好。
實(shí)施例5半導(dǎo)體生物培養(yǎng)箱。
附圖七表示為該培養(yǎng)箱示意圖。
該培養(yǎng)箱47為封閉六面體，正面49為可開關(guān)的門，頂面48，底面50，后面51，左側(cè)面52，右側(cè)面53，除正面外，其余各面的最外層均由金屬板夾層制成水箱，供散熱用，正面為一單獨(dú)水箱，水箱內(nèi)側(cè)54、55與電堆56的非工作面57粘合，電堆工作面58與散熱片59粘合組成培養(yǎng)箱內(nèi)表面，也就提供了調(diào)溫的能源。這樣做成的培養(yǎng)箱解決了現(xiàn)有培養(yǎng)箱不能在室溫基礎(chǔ)上降溫控溫的問題，尤其適合魚類及其他動物細(xì)胞的培養(yǎng)。
從上述五個實(shí)施例可以看出，本發(fā)明是利用帕爾帖原理，采用電堆對(PN對)做冷源或熱源，該裝置不僅能快速提供所需的溫度環(huán)境，而且結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，從低溫到高溫連接可調(diào)、無噪聲無污染，為生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、化學(xué)等提供較理想的控溫裝置。以上五個項(xiàng)目，除培養(yǎng)箱外，其他四項(xiàng)均實(shí)際制作。并在科研工作中試用。效果較好。
權(quán)利要求
1.一種由控制電流流向的轉(zhuǎn)換開關(guān)，電堆對組成的半導(dǎo)體恒溫變溫罩裝置。其特征在于a、該裝置有五個面，其中有兩個面由電堆對構(gòu)成，b、電堆對的工作面構(gòu)成該兩個面的內(nèi)表面，c、所說的電堆對內(nèi)表面能為該裝置提供冷源或熱源。
2.一種由控制電流流向的轉(zhuǎn)換開關(guān)、調(diào)溫部件組成的顯微鏡半導(dǎo)體控溫臺裝置，其特征在于a、該裝置中的電堆對工作面與一塊導(dǎo)熱性好的金屬材料銅板或鋁板連接，b、該銅板或鋁板可置于顯微鏡載物臺上，c、置于該銅板或鋁板上的樣品，通過電堆對工作面產(chǎn)生的冷源或熱源傳導(dǎo)給該銅板或鋁板來調(diào)溫控溫，d、該銅板或鋁板的底面與一絕緣板粘合連接。
3.一種由控制電流流向的轉(zhuǎn)換開關(guān)，電堆對組成的儀器局部調(diào)溫裝置。其特征在于a、該裝置中電堆對的工作面與散熱片連接，非工作面與另一散熱片連接，b、所說的電堆對的非工作面與制成方形、園形、及其它各種形式的蓋子粘合。c、所說的方形、園形及其它各種形式的蓋子與方盒、園筒及其它各種形式的盒狀物組成一個調(diào)溫恒溫的內(nèi)環(huán)境。
4.一種由控制電流流向、電堆對組成的半導(dǎo)體變溫盒。其特征該變溫盒為a、電堆對的工作面與一凹陷金屬盒的底面連接，b、凹陷金屬盒的凹陷上面有一塊保溫板制成的蓋子蓋住，c、電堆對的工作面產(chǎn)生的冷源或熱源經(jīng)凹陷金屬盒的底面?zhèn)鲗?dǎo)給凹陷金屬盒，使其盒內(nèi)具有恒溫的環(huán)境，
5.一種由控制電流流向、調(diào)溫部件組成的半導(dǎo)體生物培養(yǎng)箱，其特征在于a、電堆對的非工作面與所說培養(yǎng)箱的六個面的內(nèi)表面連接，b、所說的電堆對的工作面構(gòu)成該培養(yǎng)箱的內(nèi)緣，c、所說的培養(yǎng)箱內(nèi)緣既能致冷產(chǎn)生冷源又能致熱產(chǎn)生熱源。
專利摘要
本裝置根據(jù)帕爾帖效應(yīng)原理，利用N型和P型兩種半導(dǎo)體材料制成的電偶對作熱源和冷源，電堆通過直熱電流時(shí)，當(dāng)電流方向?yàn)閺腘型流入P型元件時(shí)，電堆對工作端吸熱即致冷、反之致熱，只需根據(jù)控溫要求改變流過電堆的電流方向即可達(dá)到升溫或降溫的目的。這樣的半導(dǎo)體器件稱為電堆或致冷器。
文檔編號F25B21/02GK85100230SQ85100230
公開日1986年7月23日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者翟玲 申請人:武漢大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan